FR2943455A1

FR2943455A1 - MAGNETOTHERMIC TRIGGER

Info

Publication number: FR2943455A1
Application number: FR0951817A
Authority: FR
Inventors: Loic Meyer; Francis Deckert
Original assignee: Hager Electro SAS
Current assignee: Hager Electro SAS
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-09-24
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: JP5632449B2; BRPI1006271A2; WO2010109129A1; JP2014225473A; CN102439681A; EP2411995A1; EP2411995B1; CN102439681B; JP2012521626A; FR2943455B1

Abstract

Déclencheur magnétothermique pour appareil électrique de coupure de type disjoncteur, comportant un circuit magnétique à palette mobile (2) pivotant par rapport à une culasse fixe (1) formant le reste du circuit magnétique, ladite culasse (1) étant à section en U et entourant un bilame thermique (3) électriquement relié à une borne (4) de l'appareil, des moyens de rappel (9) maintenant la palette (2) en position ouverte par rapport à la culasse (1) en l'absence de courant de court-circuit. La borne (4) et la culasse (1) sont fixées l'une à l'autre et à une pièce intermédiaire (6) dotée de paliers de pivotement (7, 7') pour la palette (2), l'ensemble formant un sous-ensemble d'un seul tenant.Magnetothermic tripping device for circuit breaker-type electrical apparatus comprising a movable paddle magnetic circuit (2) pivotable relative to a fixed yoke (1) forming the remainder of the magnetic circuit, said yoke (1) having a U-section and surrounding a bimetallic strip (3) electrically connected to a terminal (4) of the apparatus, return means (9) holding the pallet (2) in the open position with respect to the yoke (1) in the absence of a current of short circuit. The terminal (4) and the cylinder head (1) are fixed to each other and to an intermediate piece (6) provided with pivot bearings (7, 7 ') for the pallet (2), the assembly forming a subset in one piece.

Description

1 Déclencheur magnétothermique. 1 Magnetothermic trip unit.

La présente invention concerne d'une part un actionneur ou déclencheur magnétothermique par exemple pour appareil électrique de type disjoncteur, permettant la coupure d'au moins une ligne en cas de court-circuit ou de surcharge dans un circuit, et d'autre part les appareils qui en sont munis. Les disjoncteurs de protection de lignes comportent, par ligne et entre deux bornes de connexion, un contact fixe et un contact mobile pouvant être séparés notamment par action d'un actionneur magnétothermique sur une serrure mécanique de déclenchement. La partie magnétique de l'actionneur comprend essentiellement un élément conducteur réalisant l'induction, qui coopère avec un circuit magnétique à culasse fixe et partie mobile jouant le rôle d'organe déclencheur ou coopérant avec un percuteur pour assurer, en cas de court- circuit, la disjonction de l'appareil par basculement de la serrure mécanique qui provoque l'ouverture du contact mobile. Le déclenchement thermique est classiquement réalisé par un bilame, à chauffage direct ou indirect. Dans certains actionneurs magnétothermiques, en particulier dans les appareils électriques à boîtiers moulés dans lesquels chaque ligne en est équipée, le bilame parcouru par un courant sert de conducteur d'induction du circuit magnétique. En cas de court circuit, le courant est suffisant pour que la force magnétique induite dans le circuit magnétique provoque un déplacement de sa partie mobile û à l'encontre de moyens de rappel û permettant le déclenchement de la serrure. The present invention relates on the one hand to a magnetothermal actuator or trigger, for example for circuit-breaker type electric apparatus, allowing the breaking of at least one line in the event of a short-circuit or overload in a circuit, and on the other hand the devices that have them. The line protection circuit breakers comprise, by line and between two connection terminals, a fixed contact and a movable contact that can be separated in particular by the action of a magnetothermal actuator on a mechanical trigger lock. The magnetic part of the actuator essentially comprises a conducting element producing the induction, which cooperates with a magnetic circuit with a fixed yoke and a moving part acting as a triggering member or cooperating with a striker to ensure, in the event of a short circuit , disjunction of the device by tilting of the mechanical lock which causes the opening of the movable contact. Thermal tripping is conventionally carried out by a bimetallic strip, with direct or indirect heating. In certain magnetothermic actuators, in particular in electrical appliances with molded housings in which each line is equipped, the bimetallic traversed by a current serves as inductive conductor of the magnetic circuit. In the event of a short circuit, the current is sufficient for the magnetic force induced in the magnetic circuit to cause its moving part to move against return means for triggering the lock.

Ces moyens de rappel sont prévus pour que ladite partie mobile, constituée en général d'une palette rotative pour ce type d'appareils, revienne en position de repos à distance de la serrure lorsque le courant parcourant le bilame est inférieur à un seuil signifiant clairement l'existence d'un court-circuit. These return means are provided so that said movable part, generally consisting of a rotary pallet for this type of apparatus, returns to the rest position away from the lock when the current flowing through the bimetallic strip is below a threshold meaning clearly the existence of a short circuit.

Les déclencheurs magnétothermiques sont par exemple raccordés entre le contact mobile de chaque ligne et une borne de sortie coopérant avec un dispositif de connexion de type à cage et vis. La portion de circuit est alors en fait électriquement constituée du contact mobile, du bilame et de la borne de sortie, qui sont raccordés par exemple par des tresses souples soudées à leurs extrémités aux composant qu'elles relient. L'actionneur magnétique est disposé au niveau du bilame de façon que ce dernier puisse jouer son rôle d'inducteur. La nécessité de faire coopérer les différents composants des fonctions magnétique et thermique, qui doivent de surcroît être imbriqués sans se gêner pour pouvoir fonctionner ensemble, conduit à des problématiques de conception à chaque fois particulières, fonctions par exemple du contexte technique (calibre des appareils, volume disponible dans les boîtiers..), de nécessités industrielles (degré d'automatisation du montage..) et évidemment économiques. Dans la présente invention, destinée à des appareils dits à boîtier moulé dans lesquels chaque ligne est équipée d'un actionneur magnétothermique, celui-ci comporte classiquement un circuit magnétique à palette mobile pivotant par rapport à une culasse fixe formant le reste du circuit magnétique, ladite culasse étant à section en U et entourant un bilame thermique électriquement relié à une borne de l'appareil, des moyens de rappel maintenant la palette en position ouverte par rapport à la culasse en l'absence de courant de court-circuit. Selon l'invention, à titre essentiel, la borne et la culasse sont fixées l'une à l'autre et à une pièce intermédiaire dotée de paliers de pivotement pour la palette, l'ensemble formant un sous-ensemble d'un seul tenant. L'avantage d'un tel sous-ensemble est notamment patent en phase d'industrialisation, puisque ledit sous-ensemble peut être prémonté puis manipulé en une seule opération au moment du montage. Plus précisément, selon une configuration propre à l'invention, la borne est en forme de L au dos duquel est solidarisée le fond de la culasse en forme de gouttière, la pièce intermédiaire étant fixée entre ledit fond et le dos de la borne, ladite pièce enveloppant au moins partiellement l'extérieur de la culasse et comportant deux branches en dépassant dans une direction d'allure axiale, les extrémités desdites branches présentant des orifices en regard dans lesquels pivote la palette. Par ailleurs, les moyens de rappel sont constitués d'un ressort de compression interposé entre la palette, via une patte dépassant de l'extrémité libre de celle-ci à l'opposé de la charnière avec la pièce intermédiaire, et un crochet prolongeant ladite pièce au delà de la culasse, dont dépasse une seconde patte. L'emploi d'un ressort de compression pour effectuer le réglage magnétique présente plusieurs avantages : il s'agit d'une solution qui est moins chère et plus précise que les ressorts de traction ou de torsion habituellement utilisés dans cette application. Le ressort de compression est adapté au calibre de l'appareil de coupure. Deux butées sont au surplus disposées à proximité de l'axe de pivotement en vue de limiter l'amplitude du basculement de la palette sous l'effet du ressort de compression, qui sollicite en permanence ladite palette en direction desdites butées. Ces butées permettent de prépositionner la palette en vue de constituer un sous-ensemble prévu pour être intégré au boîtier. Selon une configuration possible, la palette mobile comporte au moins deux épaisseur obtenues par pliage sur elle même de la tôle magnétique constituant ladite palette. L'augmentation d'épaisseur ainsi facilement obtenue au niveau du passage du flux magnétique permet de retarder la saturation magnétique du matériau. Le nombre de pliage est multipliable et dépend du contexte techniques et des contraintes qui y sont associées. La palette présente par ailleurs de préférence une languette de réglage de l'amplitude de son basculement, dont l'extrémité libre coopère avec le boîtier de l'appareil électrique. Une paroi du logement du sous-ensemble de l'invention dans le boîtier est positionnée pour servir de butée à cette languette, dont la position par rapport à la palette est facilement modifiable en vue de régler l'amplitude du mouvement de pivotement. The magnetothermal trip units are for example connected between the movable contact of each line and an output terminal cooperating with a connection device of cage and screw type. The circuit portion is then in fact electrically constituted of the movable contact, the bimetallic strip and the output terminal, which are connected for example by flexible braids welded at their ends to the components they connect. The magnetic actuator is disposed at the bimetal so that the latter can play its role of inductor. The need to cooperate the various components of the magnetic and thermal functions, which must moreover be nested without hindrance to be able to work together, leads to problems of design each time special, functions for example of the technical context (caliber devices, volume available in the housings ..), of industrial necessities (degree of automation of the assembly ..) and obviously economic. In the present invention, for so-called molded-case apparatuses in which each line is equipped with a magnetothermal actuator, the latter conventionally comprises a movable paddle magnetic circuit pivoting with respect to a fixed yoke forming the remainder of the magnetic circuit, said yoke being of U-section and surrounding a bimetallic strip electrically connected to a terminal of the apparatus, biasing means maintaining the pallet in the open position with respect to the yoke in the absence of short circuit current. According to the invention, essentially, the terminal and the yoke are fixed to each other and to an intermediate piece provided with pivot bearings for the pallet, the assembly forming a subset of a single piece . The advantage of such a subset is particularly obvious in the industrialization phase, since said subassembly can be pre-assembled and then handled in a single operation at the time of assembly. More specifically, according to a configuration of the invention, the terminal is L-shaped at the back of which is secured the bottom of the gutter-shaped yoke, the intermediate piece being fixed between said bottom and the back of the terminal, said part at least partially enveloping the outside of the cylinder head and having two branches protruding in a direction of axial course, the ends of said branches having facing orifices in which pivots the pallet. Furthermore, the return means consist of a compression spring interposed between the pallet, via a tab protruding from the free end thereof opposite the hinge with the intermediate piece, and a hook extending said room beyond the breech, which exceeds a second leg. The use of a compression spring for magnetic adjustment has several advantages: it is a solution that is less expensive and more accurate than the tension or torsion springs usually used in this application. The compression spring is adapted to the size of the breaking device. In addition, two abutments are arranged near the pivot axis in order to limit the amplitude of the tilting of the pallet under the effect of the compression spring, which permanently urges said pallet towards said stops. These stops allow prepositioning the pallet to form a subset intended to be integrated into the housing. According to one possible configuration, the mobile pallet comprises at least two thicknesses obtained by folding on itself the magnetic sheet constituting said pallet. The increase in thickness thus easily obtained at the passage of the magnetic flux makes it possible to delay the magnetic saturation of the material. The number of folding is multipliable and depends on the technical context and the constraints associated therewith. The pallet preferably also has a tab for adjusting the amplitude of its tilting, the free end of which cooperates with the housing of the electrical apparatus. A wall of the housing of the subassembly of the invention in the housing is positioned to serve as a stop for this tongue, whose position relative to the pallet is easily modifiable to adjust the amplitude of the pivoting movement.

Ladite languette est à cet effet constituée d'une portion de la tôle de la palette voisine d'un bord perpendiculaire à l'axe de pivotement, obtenue par découpe d'un segment parallèle audit bord et subissant un pliage dont l'angle est variable et constitue le paramètre de réglage de l'amplitude du basculement de la palette. Plus le pliage est important, augmentant ledit angle, plus la patte arrivera vite en butée contre la paroi du logement mentionnée ci-dessus, et moins le déplacement angulaire sera important. Said tongue is for this purpose constituted by a portion of the sheet of the pallet adjacent to an edge perpendicular to the axis of pivoting, obtained by cutting a segment parallel to said edge and undergoing a folding whose angle is variable and is the setting parameter of the amplitude of the tilting of the pallet. The greater the folding, increasing said angle, the faster the tab will abut against the wall of the housing mentioned above, and less angular displacement will be important.

Selon l'invention, le bilame passe dans la gouttière formant la culasse, dans laquelle il est orientée sensiblement parallèlement à l'axe de ladite gouttière. Classiquement, ledit bilame est par ailleurs électriquement connecté à la borne en sortie de la culasse par au moins une tresse conductrice souple soudée d'une part à l'extrémité libre du bilame et d'autre part au dos de ladite borne. Dans la configuration de préférence adoptée pour l'invention, le bilame est fixé à la semelle du boîtier de l'appareil au niveau de son extrémité opposée à l'extrémité libre, et relié à ce niveau à un contact mobile de l'appareil de coupure également via au moins une tresse conductrice souple. According to the invention, the bimetallic passes into the gutter forming the yoke, in which it is oriented substantially parallel to the axis of said gutter. Conventionally, said bimetallic strip is also electrically connected to the output terminal of the cylinder head by at least one flexible conductive braid welded on the one hand to the free end of the bimetallic strip and on the other hand to the back of said terminal. In the configuration preferably adopted for the invention, the bimetal is attached to the sole of the housing of the apparatus at its end opposite the free end, and connected at this level to a movable contact of the apparatus of cutting also via at least one flexible conductive braid.

L'invention concerne également les appareils électriques de coupure du type disjoncteur qui sont équipés d'actionneurs magnétothermiques tels qu'ils ont été décrits ci-dessus, c'est à dire comportant pour chaque ligne à protéger un contact mobile apte à coopérer avec un contact fixe, une serrure mécanique de disjonction apte à basculer pour séparer le contact mobile du contact fixe en cas de surintensité dans une ligne, l'actionneur magnétothermique étant alors apte à agir sur ladite serrure pour la faire basculer. L'invention va à présente être décrite plus en détail, en référence aux figures, pour lesquelles : la figure 1 est une vue en perspective d'une première version à chauffage direct d'un actionneur magnétothermique selon l'invention ; - la figure 2 montre une vue en coupe de la version de la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue en perspective d'une seconde version à chauffage indirect d'un actionneur magnétothermique selon 30 l'invention ; et - la figure 4 en montre une vue en coupe. The invention also relates to breaker-type electrical breaker devices which are equipped with magnetothermic actuators as described above, ie comprising for each line to be protected a movable contact capable of cooperating with a circuit breaker. fixed contact, a mechanical disjunction lock adapted to switch to separate the movable contact of the fixed contact in case of overcurrent in a line, the magnetothermal actuator then being able to act on said lock to switch it. The invention will now be described in more detail with reference to the figures, for which: FIG. 1 is a perspective view of a first directly heated version of a magnetothermal actuator according to the invention; - Figure 2 shows a sectional view of the version of Figure 1; FIG. 3 is a perspective view of a second indirectly heated version of a magnetothermal actuator according to the invention; and - Figure 4 shows a sectional view.

A titre essentiel, l'actionneur magnétothermique de l'invention se compose d'une culasse magnétique fixe (1) en gouttière et d'une palette (2) mobile également en matériau magnétique, la culasse (1) et la palette (2) entourant un bilame (3) thermique. Essentially, the magnetothermic actuator of the invention consists of a fixed magnetic yoke (1) in a gutter and a pallet (2) movable also magnetic material, the yoke (1) and the pallet (2) surrounding a bimetallic strip (3).

Dans la version des figures 1 et 2, le bilame (3) est électriquement relié à une borne (4) de l'appareil électrique via une tresse conductrice (5). La palette (2) est rotative par rapport à une pièce intermédiaire (6) dotée de paliers de pivotements (7, 7'). Deux butées (8, 8') disposées à proximité de l'axe de pivotement permettent de limiter l'amplitude du basculement de la palette (2) sous l'effet du ressort de compression (9), qui sollicite en permanence ladite palette (2) en direction desdites butées (8, 8'). Le ressort (9), adapté à chaque calibre, est disposé entre la palette (2) et la culasse fixe (1), plus précisément sur deux pattes (10, 11) solidaires respectivement d'un crochet (13) dépassant de la pièce intermédiaire (6) et de la palette (2). Cette dernière présente deux couches ou épaisseurs repliées (2', 2") dont l'une est dotée d'une languette (12) destinée au réglage de l'amplitude du basculement, par coopération avec une paroi du boîtier de l'appareil (non représenté). Les butées (8, 8') servent donc uniquement à permettre l'établissement d'un sous-ensemble prémonté, prêt à être intégré dans le boîtier, et ne servent pas au réglage une fois que le sous-ensemble est inséré dans le socle du boîtier. Le positionnement précis de la pièce intermédiaire (6) par rapport à la culasse fixe (1) apparaît plus clairement à la figure 2 : elle épouse au moins partiellement la surface extérieure de la culasse (1) et se trouve par conséquent placée en sandwich entre ladite culasse (1) et la borne (4). Selon une possibilité, Il s'agit d'une pièce en laiton. La coupe de la figure 2 montre également clairement le support inférieur (14), inséré dans le socle du boîtier, sur laquelle est fixée l'une des extrémités du bilame (3) relié au reste du circuit par une tresse souple (non représentée). In the version of Figures 1 and 2, the bimetal (3) is electrically connected to a terminal (4) of the electrical apparatus via a conductive braid (5). The pallet (2) is rotatable relative to an intermediate piece (6) provided with pivot bearings (7, 7 '). Two stops (8, 8 ') arranged near the pivot axis make it possible to limit the amplitude of the tilting of the pallet (2) under the effect of the compression spring (9), which constantly stresses said pallet ( 2) towards said stops (8, 8 '). The spring (9), adapted to each caliber, is arranged between the pallet (2) and the fixed yoke (1), more precisely on two lugs (10, 11) secured respectively to a hook (13) protruding from the workpiece. intermediate (6) and pallet (2). The latter has two layers or folded layers (2 ', 2 "), one of which is provided with a tongue (12) for adjusting the amplitude of the tilting, by cooperation with a wall of the housing of the apparatus ( The abutments (8, 8 ') thus serve only to allow the establishment of a pre-assembled subassembly, ready to be integrated in the housing, and are not used for adjustment once the subset is The precise positioning of the intermediate piece (6) with respect to the fixed yoke (1) appears more clearly in Figure 2: it marries at least partially the outer surface of the yoke (1) and it is therefore sandwiched between said yoke (1) and the terminal (4), one of which is a brass piece, and the section of Figure 2 also clearly shows the lower support (14), inserted in the base of the case, on which is fixed the one end of the bimetal (3) connected to the rest of the circuit by a flexible braid (not shown).

La version des figures 3 et 4 est très similaire à la précédente, la seule différence résidant dans l'existence d'un chauffage indirect du bilame (3) par une tôle conductrice (15) mince disposée dans le volume enclos par la culasse fixe (1) en forme de gouttière, entre le fond de ladite gouttière et le bilame (3). L'extrémité inférieure de celui-ci y est fixée, et non plus directement au support inférieur (14) comme dans la version précédente. La partie supérieure de ladite tôle (15) est solidarisée à la borne (4). Sa portion médiane (16) se développant parallèlement et à proximité du bilame (3) (voir en figure 4) réalise l'essentiel du chauffage par rayonnement du bilame (3). Une telle configuration peut avoir un intérêt lorsque, par exemple pour les calibres élevés, le courant traversant le bilame (3) est élevé et conduirait à le chauffer de manière déraisonnable. The version of FIGS. 3 and 4 is very similar to the previous one, the only difference being the existence of indirect heating of the bimetallic strip (3) by a thin conductive sheet (15) disposed in the volume enclosed by the fixed yoke ( 1) in the form of a gutter, between the bottom of said gutter and the bimetallic strip (3). The lower end of it is fixed there, and no longer directly to the lower support (14) as in the previous version. The upper part of said sheet (15) is secured to the terminal (4). Its median portion (16) developing parallel to and close to the bimetallic strip (3) (see Figure 4) performs most of the radiation heating of the bimetallic strip (3). Such a configuration may be of interest when, for example for high ratings, the current passing through the bimetallic strip (3) is high and would unreasonably heat it.

La configuration de l'invention permet d'obtenir, pour une largeur faible qui est compatible avec son introduction dans des modules, un rendement magnétique suffisant pour que le percuteur puisse faire déclencher la serrure magnétique en cas de court-circuit dans la ligne protégée par le disjoncteur équipé d'un tel actionneur. 5 10 15 25 30 The configuration of the invention makes it possible to obtain, for a small width that is compatible with its introduction into modules, sufficient magnetic efficiency so that the striker can trigger the magnetic lock in the event of a short circuit in the line protected by the circuit breaker equipped with such an actuator. 5 10 15 25 30

Claims

REVENDICATIONS1. Magnetothermic tripping device for circuit breaker-type electrical apparatus comprising a movable paddle magnetic circuit (2) pivotable relative to a fixed yoke (1) forming the remainder of the magnetic circuit, said yoke (1) having a U-section and surrounding a bimetallic strip (3) electrically connected to a terminal (4) of the apparatus, return means (9) holding the pallet (2) in the open position with respect to the yoke (1) in the absence of a current of short-circuit, characterized in that the terminal (4) and the yoke (1) are fixed to each other and to an intermediate piece (6) provided with pivot bearings (7, 7 ') for the pallet (2), the assembly forming a single unit subassembly.

2. Magnetothermic trip device according to the preceding claim, characterized in that the terminal (4) is L-shaped back which is secured to the bottom of the yoke (1) in the form of a gutter, the intermediate piece (6) being fixed between said bottom and the back of the terminal (4), said part (6) enveloping at least partially the outside of the yoke (1) and having two branches protruding in a direction of axial course, the ends of said branches having orifices (7, 7 ') opposite in which pivots the pallet (2).

3. Magnetothermic trip device according to the preceding claim, characterized in that the return means consist of a compression spring interposed between the pallet (2), via a tab (11) protruding from the free end thereof to the opposite of the hinge with the intermediate piece (6), and a hook (13) extending said piece beyond the cylinder head, which exceeds a second leg (10).

4. Magnetothermic trip device according to the preceding claim, characterized in that two stops (8, 8 ') are arranged near the pivot axis in order to limit the amplitude of the tilting of the pallet (2). under the effect of the compression spring (9), which permanently urges said pallet (2) towards said stops (8, 8 ').

5. Magnetothermic trip device according to any one of the preceding claims, characterized in that the movable vane (2) comprises at least two thicknesses (2 ', 2 ") obtained by folding the magnetic sheet constituting said pallet (2).

6. Magnetothermic trip device according to one of the preceding claims, characterized in that the pallet (2) has a tab (12) for adjusting the amplitude of its tilting, the free end cooperates with the housing of the device electric.

7. Magnetothermic trip device according to the preceding claim, characterized in that said tongue (12) consists of a portion of the plate of the pallet (2) adjacent to an edge perpendicular to the pivot axis, obtained by cutting of a segment parallel to said edge and undergoing a folding whose angle is variable and constitutes the adjustment parameter of the amplitude of tilting of the pallet (2).

8. Magnetothermic tripping device according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the bimetallic strip (3) passes through the gutter forming the yoke (1), in which it is oriented substantially parallel to the axis of said channel.

Magnetothermic tripping device according to the preceding claim, characterized in that the bimetallic strip (3) is electrically connected to the terminal (4) at the outlet of the cylinder head by at least one flexible conductive braid (5) welded on the one hand to the free end of the bimetallic strip (3) and secondly at the back of said terminal (4).

Magnetothermic actuator according to one of Claims 7 and 8, characterized in that the bimetallic strip (3) is fixed to the end of the housing of the device at its end opposite the free end and connected to this end. level to a movable contact of the cutoff device via at least one flexible conductive braid.

Circuit breaker type breaking device comprising, for each line to be protected, a movable contact capable of cooperating with a fixed contact, a mechanical disjunction lock capable of tilting in order to separate the movable contact from the fixed contact in the event of overcurrent in a line, characterized in that it comprises a magnetothermal release according to one of the preceding claims adapted to act on said lock to tilt.