WO2010076409A1 - Mecanisme d'entrainement de la manette d'un bloc de commande a distance, et bloc le comprenant - Google Patents

Mecanisme d'entrainement de la manette d'un bloc de commande a distance, et bloc le comprenant Download PDF

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WO2010076409A1
WO2010076409A1 PCT/FR2009/001400 FR2009001400W WO2010076409A1 WO 2010076409 A1 WO2010076409 A1 WO 2010076409A1 FR 2009001400 W FR2009001400 W FR 2009001400W WO 2010076409 A1 WO2010076409 A1 WO 2010076409A1
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arm
core
remote control
handle
mechanism according
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Application number
PCT/FR2009/001400
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Frédéric BRASME
Jean-Claude Maton
Silvio Rizzuto
Victor Cruchet
Thomas Devouassoux
FRéDéRIC COURT
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Schneider Electric Industries Sas
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Priority claimed from FR0807158A external-priority patent/FR2940513B1/fr
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Priority to EP09799664A priority patent/EP2359380B1/fr
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    • H01H2071/665—Power reset mechanisms the reset mechanism operating directly on the normal manual operator, e.g. electromagnet pushes manual release lever back into "ON" position

Definitions

  • the invention relates to the protection of electrical circuits by means of safety equipment such as circuit breakers, and in particular the remote control devices of this type of equipment.
  • the invention particularly relates to an automatic remote reset and / or release device for a variable configuration protection system, the components and parameters of the remote control being optimized both in terms of reliability and functionality and cost.
  • An electrical circuit is usually protected by safety equipment that reacts under abnormal conditions.
  • breaker-type circuit breakers can be triggered in case of overload to isolate the problem line; Manual switching must then be performed to put the circuit back into service.
  • the triggering of a protective device may come from transient defects that disappear on their own; the switchgear can then be associated with automatic reset devices, or remotely, which perform one or more re-engagement tests.
  • the invention aims to overcome the disadvantages of existing remote control blocks, whether of the remote control or resetting type, and to propose a "universal" offer in which the block can be associated with switchgear devices.
  • monopolar or multipole including circuit breakers or differential switches, ranging from 0.5 to 125 A, which can be coupled up to five auxiliaries, both on one side than the other.
  • the remote control blocks whose actuation system comprises an electromagnetic actuator are confronted with the problem of the double stop at the end of travel: stop of the core of the actuator against its carcass, stop of the lever against the housing .
  • One of the options is to stop the movement of the joystick after its dead point and complete the movement by its inertia. This solution can prove unreliable over time: in particular, after many maneuvers, the neutral position can be shifted; moreover, a constraint is created on the actuator, which can alter its operation, and, depending on their number, the auxiliaries are not controlled.
  • Another option is to force the handle against the housing, with a stop under stress: this solution involves efforts to strengthen the housing, and in any case, risky as to the long-term mechanical strength.
  • the invention thus relates to an actuating mechanism for overcoming this problem: means are provided for storing the energy during actuation, for example at the beginning so as to restore it for example at the end of actuation, or conversely, to store it at the end of actuation. In addition, means for slowing down the actuator at the end of the stroke are provided.
  • the driving mechanism of a remote control unit makes it possible to transmit the movement of a linear actuator, in particular an electromagnetic actuator, which is preferably a core and carcass of rectangular sections in sintered material and whose base is advantageously provided with a through recess for slowing the core end of the race, a pivoting handle.
  • the mechanism comprises a first arm pivotable about an axis, which is preferably located at one end of the first arm, and fixed to the actuator, for example at its center or substantially (especially in a four fifths ratio), and a second arm secured to one end of the first arm and can mobilize a pivoting lever.
  • the mechanism comprises spring means so that the end of the second arm, which can be coupled to the lever, takes two different positions regardless of the position of the fastening means to the actuator.
  • the actuator can extend its stroke when the handle is in abutment, or vice versa.
  • the spring means are located on the second arm. They may comprise springs, preferably two, placed in appropriate housings, advantageously parallel, of the second arm which is formed of two telescopic parts relative to each other.
  • the springs are mounted on holding cores, and the two parts of the connecting rod forming the second arm are each coupled by a sliding end.
  • the drive mechanism according to the invention is preferably associated with a pivoting handle, thereby forming an actuating mechanism.
  • the handle comprises a base on which is formed a bearing zone for temporary coupling with the end of the connecting rod.
  • the handle comprises two bearing zones located on either side of its pivot axis. Guiding means are then provided to direct the connecting rod towards one or the other of the support zones.
  • a guide with two paths cooperates with the coupling end, which is directed by a switching type element.
  • This solution allows, with a unidirectional actuator, to operate the handle in both directions of pivoting.
  • the invention relates in another aspect to a remote control unit comprising an actuating mechanism or drive as defined, with a preferably electromagnetic actuator, which may include means for slowing down.
  • the remote control unit comprises a transmission bar which can be connected at each end to the trigger bars of the devices flanking it and whose characteristics are optimized to avoid any delay in pivoting due to its deformation and its inertia in the presence of many auxiliaries.
  • the transmission bar is provided with a flyweight at least to lower its center of gravity closer to the axis.
  • the transmission bar is associated with means for determining its relative angular position, in particular magnet-type magnetic means placed in a housing made in the bar, and a sensor, of the effect type.
  • means for determining its relative angular position in particular magnet-type magnetic means placed in a housing made in the bar, and a sensor, of the effect type.
  • FIG. 1A shows a modular cut-off system in which a remote control block according to the invention can be put in place
  • Fig. 1B shows a side view of a module of the breaking system.
  • Figure 2 shows the curve of the resistant forces experienced by the actuator core during rearming and during opening.
  • Figure 3 illustrates a remote control unit in a preferred embodiment of the invention.
  • Figure 4 shows a locking system associated with the joystick and the transmission bar for a remote control unit according to a preferred embodiment of the invention.
  • Figs. 5A and 5B illustrate the preferred action of magnetic means in a transmission bar or joystick to provide position information, including contacts.
  • Figure 6 shows the electromagnetic actuator of the remote control block of Figure 3.
  • Figures 7A to 7F schematically show the movement of the various elements of the actuating system in a preferred embodiment of the invention.
  • Figs. 8A and 8B show a preferred embodiment of a two-arm actuating mechanism.
  • Figures 9A and 9B illustrate a preferred embodiment of a switching means of an actuating rod and its action.
  • FIG. 10 shows a preferred control law for an electromagnetic actuator of a remote control according to the invention.
  • a protection system 1 of a multi-phase electrical installation comprises a multipole cut-off device 2 which conventionally comprises a cut-off device 2j per pole, here four.
  • each of the cut-off devices 2 ⁇ , 2%, 2 3 , 2 4 encloses in a housing of molded insulating material a cut-off mechanism 3, comprising in particular a bistable mobile contact 4 movable between two closed positions and opening a pair of contacts; alternatively, the different cutoff mechanisms 3 can be assembled in a single multipolar package.
  • a lever 5 accessible from the outside pivots to maneuver The cut-off device 2 is manually opened in order to open or close its mechanisms.
  • each cut-off device 2 ⁇ is conventionally secured by an outer accessory sleeve type 6, for example as described in EP 0 697 707 or GB 2 285 890.
  • the movable contacts 4 can also be actuated by another automatic triggering mechanism, acting in case of a fault and / or on order and comprising a trigger bar 7, internal to the (x) housing (s), able to pass contacts from one position to another.
  • the lever 5 and the trigger bar 7 act on the same movable contact 4 and are coupled by a mechanical connection, which however leaves them relatively free relative to each other so as not to hinder their action.
  • the trip bars 7; The first end of each trigger bar 7i is thus provided with a connection means 8 of the female type designed to cooperate with a single coupling member 8.
  • each housing comprise an orifice 11 for the passage of an end 9 of a trip bar 7 for a functional coupling, and which allows a clearance ⁇ , here on a arc of approximately 20 °, of the assembly 8, 9 of said bars 7 depending on the open or closed position of the contacts.
  • the pivoting angle ⁇ of the lever 5 is conventionally greater than the deflection ⁇ of the actuating bar 7, for example of the order of 85 ° or even 90 °.
  • the contacts 4 undergo a pressure constraint to ensure their closure, and the handle 5 is abutted on the housing.
  • the two open and closed positions of the breaking mechanism 3 are stable, and if the triggering is relatively easy, requiring only a one-off action causing the opening of the contacts, the resetting of the breaking device 2 requires variable forces during the movement of the movable contacts 4, an example of which is illustrated in FIG. 2.
  • a first stage A at the beginning of the closing phase of the contacts, moves the lever 5 to against a weak resistance, with a substantially constant force.
  • the resistance to movement of the lever 5 then increases because of the return springs and / or the mechanisms of the apparatus 2, 12 to be actuated; in particular, in the illustrated frame, the first phase B increase in resistance is followed by a threshold C, but this discontinuous configuration is illustrative.
  • a significant hardening D corresponds to the increase of the resistance to displacement due to the mechanism of actuation of the contacts of the circuit breaker, in particular with its springs, to arrive at a point of maximum resistance; beyond (E), the force decreases violently until contact; the constraint continues in the closed position, which allows to tolerate some wear u contacts.
  • This type of switchgear 2 is particularly described in EP 1 975 971, associated with the preferred embodiment of the invention.
  • the protection system 1 may comprise other functional modules 12 associated with the switching device 2, for example a differential protection auxiliary 12 1 ⁇ usually located on the right side of the switching device 2 and serving to open the contacts 4 presence of a leakage current to earth, as described in EP 0 375 568.
  • Other modules 12 may be concerned, conventionally placed on the other side of the switching device 2, as emission triggers 12 2 , 12 3 or control indicators 12 4 , 12 5 , OF position type and / or SD security ( see for example EP 1 065 691).
  • These different modules 12 are contiguous with similar lateral faces 10, and comprise bars 17 coupled to the trigger bar 7 of the cut-off device 2 in the same way only for cut-off devices 2 ;.
  • the protection system 1 further comprises a remote control unit 20, in particular enabling the automatic reset, that is to say a closing of the contacts 4; in a preferred embodiment illustrated in FIG. 3, the remote control module 20, housed in a molded insulating housing 21 of the same general shape as the modular protection equipment 2, 12 to be controlled, also allows the automatic triggering of the mechanism break 3.
  • the remote control unit 20 is preferably attached directly to a cutting device 2 ⁇ to restrict the distance to the switching mechanism 3, and therefore reduce the risk of signal distortion; it is usually placed on the other side (here on the left) of the switching device 2 with respect to the differential protection auxiliary 12i.
  • the remote control unit 20 allows the actuation of the contacts 4 of the switching device 2 by relaying an order that reaches it from a relay (not shown); a control terminal 22 receives the information relating to the actuation of the block 20 and transmits them to an electronic control circuit; the signal is then processed in a printed circuit board 23 and transformed into a control law of an actuating device of the cut-off mechanism 3 of the protection system 1.
  • the block 20 according to the invention is provided with two control terminals 22 to receive information from a controller or a 24 V bus control internal to the electrical installation.
  • the remote control unit 20 and the electronic circuit are powered by two phase / neutral supply terminals 24 connected by conductors external to a voltage source, preferably derived from a protected independent circuit.
  • the block 20 gives additional information on the state of the protection system and comprises SD / OF type outputs and / or commands, with a connector 25, which may be 24 V or 230 V, associated with the electronic circuit.
  • a connector 25 which may be 24 V or 230 V, associated with the electronic circuit.
  • the remote control block 20 shown in a preferred embodiment in FIG. 3 will subsequently be referred to as a "remote control” although it also covers the single reset option.
  • the relative terms of position (vertical”, “bottom”, “upper”, 7) will be used in correspondence with the usual operating position of the elements of the protection system 1, the face comprising the handle 5 of the housings being vertical and substantially parallel to a partition, but are not restrictive as to their use.
  • the switching device 2 can take different forms according to the invention, including circuit breakers, disconnectors or switches, differential or not, modular or monobloc, with a pole or more; subsequently, these different alternatives will be grouped together on the term "circuit breaker" which represents the preferred embodiment of the invention, namely a circuit breaker modular quadrupole.
  • module will be used to describe each of the monobloc units (auxiliary 12, "pole l x - or circuit breaker 2, remote control unit 20) of the protection system 1; advantageously, according to the invention, the thickness in millimeters of each of the modules, distance taken between the two lateral faces 10 intended to be contiguous with its housing, is a multiple of nine (in particular: 18 mm for a circuit breaker pole 2j or 9 mm for an indicator SD 12 5 ), so that the overall size L 1 of the protection system 1 is multiple of nine.
  • the remote control unit 20 has a thickness L 20 63 mm or 81 mm, depending on the rating of the circuit breakers 2 and therefore the size of the necessary actuator; the block 20 as the modules 2, 12 can be set up on a DIN rail by conventional means, and they usually have a depth of the order of 70 to 75 mm so as to enter a cabinet size b according to the DIN 48330 standard.
  • the remote control unit 20 comprises a drive mechanism which, following the reset order, respectively of opening, coming from a relay type element and its processing by the printed circuit 23, allows the mobilization of the mechanism of cutoff 3 and transmits the information relating thereto associated modules 2 (protection system 1.
  • the actuation of the contacts 4 is directly achieved by the lever 5 of the circuit breaker 2: the actuating mechanism of the block of remote control 20 thus also comprises a pivoting lever 50 which couples functionally with the levers 5 of the modules 2 ,, 12, of the protection system 1.
  • the lever 50 of the block 20 thus comprises a handle 51 external to the housing 21, in the extension of the joysticks 5 adjacent modules 2, 12 to which it can be secured, for example by means of a sleeve 6 enveloping limiting torsions, in particular polyarrilamide-type polymer loaded fiberglass, for example 30%, or metal alloy type Zamak or aluminum, as presented above.
  • the handle 50 is urged to pivot about an axis 52 secured to the housing 21 between the two positions corresponding to the opening and closing of the cut-off devices 2i; the axis 52 is also in the extension of the pivot axes of the levers 5i of the system modules 1 so as to reduce the torques during actuations.
  • the lever 50 further comprises a base 53 used for its actuation, extending the handle 51 in the housing 21 and securing it to the axis 52; preferably, in view of the bulk in the housing 21 of the remote control unit 20, the base 53 is divided into two parts 53A, 53B offset along the axis 52 of pivoting of the handle 50 and symmetrical to balance the forces.
  • the remote control unit 20 is provided with a locking accessory 60 which allows it to be taken out of service, for example to prevent a remote power-up of the installation 1 during maintenance.
  • the locking accessory 60 is for example pivotally mounted on an axis between an inactive position in which it leaves the base 53 of the handle 50 free to rotate, and a locking position in which it is engaged on an arrangement 54 of the lever 50, so as to prohibit a movement towards the closed position of the contacts 4.
  • the pivoting locking member 61 of the locking accessory 60 is associated with a second part 62 of said accessory 60, the second part 62 making drawer so as to be movable in translation relative to the front face 26 of the remote control unit 20, between the inactive position in which it is flush with the housing 21 and a locking position in which it projects from the housing 21, leaving accessible an orifice 63 in which can be introduced a padlock or other means preventing an unexpected return of the locking accessory e 60 in the inactive position.
  • the coupling between the two parts 61, 62 of the locking accessory 60 is made with guidance (see dashed lines in FIG. 4).
  • the locking accessory 60 can be placed in the locking position only after the remote control 20 has been put into the position corresponding to the opening of the contacts, the arrangement 54 of the base 53 preventing pulling the locking accessory 60 in the "closed" position of the handle 50; in particular, it is not possible to lock the remote control unit 20 when the contacts 4 of the circuit breaker 2 are soldered. It is advantageous that the locking accessory 60 also signals the position of the remote control 20, for example by cooperation with the on / off selection button 30: in particular, the button 30 can carry a tongue 31 which is engaged or disengaged from the first part 62 of the accessory 60 to condemn or release it; preferably, the tongue 31 is visible through a hole 64 created for this purpose in the drawer 62.
  • the tongue 31 comprises two zones different colors 32A, 32B cooperating with two orifices 64, 27, one in the drawer 62, the other in the housing 21: when the remote control 20 is in use, a first zone, for example red, is visible since the orifice 64 of the locking member 60; when the remote control is out of service and it is possible to padlock it, the second zone, for example green, is visible from the orifice 27 of the housing 21.
  • a first zone for example red
  • the second zone for example green
  • the remote control unit 20 allows the transmission of the information of the auxiliary modules 12 to the switching device 2 and vice versa, although it is located between them.
  • the remote control unit 20 thus comprises a transmission rod 70 therethrough, for coupling operatively with the tripping bars 7 ls modules 17 which surround in order to ensure continuity. The coupling is performed in the same way as described above for the modular switching devices 2j during the joining of the block 20 to the housings of said modules 2, 12.
  • the transmission bar 70 of the block 20 comprises, at a first end, a female portion 71 composed of two walls that can engage the male portion 9 of a neighboring module 12 2 , and at a second end a finger 72 making partially projecting from a lateral orifice 11 of the housing 21 to engage with the trigger bar 7 of a neighboring module 2 ⁇ .
  • the shape of the bar 70 between the two ends 71, 72 is determined according to the constraints of space, and the part joining the two ends deviates in places from the straight line; in particular, as it can be seen in FIG.
  • the transmission bar 70 comprises a first portion 73 that is substantially flat and rectilinear towards the finger 72, in the extension of the female portion 71 and of the trigger bar 7 of the module adjacent, and a second portion 74, also straight in the extension of the trigger bars 7 corresponding in the frame shown in the male portion 72; the intermediate portion creates a recess 75 between the two preceding for the passage of other components of the remote control unit 20, and forms a junction wall 76 curved, or hollowed, for attachment to the pivot axis 77 of the bar 70 .
  • the remote control unit 20 is advantageously in the form of a universal offer, which thus adapts to any modular configuration of the control system.
  • protection 1 the only difference being the length of the securing element 6 of its lever 50 modules 2, 12 associated with it.
  • the inertial force to which the transmission rod 70 of the remote control unit 20 must be able to withstand for movement can thus, in extreme cases, be generated by four poles 2; and a monitoring block 12i on the right, and / or four modules 12; control / command on the left.
  • the cut-off devices 2 themselves, circuit breakers, switches or disconnectors, can cover a range of 0.5 or 10 A at 125 A, include different functions such as differential switches, involving different maneuvering forces by the handle 50.
  • the transmission bar 70 can not cause a malfunction due to its functional insertion between the auxiliaries 12 and the circuit breaker 2.
  • the transverse deformation of the transmission bar 70 at a first end 71 remains below at 0.15 mm, preferably at 0.1 mm, during the biasing at the second end 72, the force of which is conventionally considered to be equal to 3 N per pole, and during the impact it undergoes at the end of the race , which may especially be of normalized half-sine intensity of the order of 15 g / 11 ms in the case of an abutment of the lever 50 on the front face 26 in the closed or open position.
  • the transmission bar 70 of the remote control unit 20 is made, for example by injection molding of metals, of aluminum, magnesium alloy, or preferably Zamak type material, insensitive to moisture and / or temperature.
  • the length of the transmission bar 70 between its two ends 71, 72 being determined by the size of the block L 205, here preferably about sixty millimeters or 80 mm, its thickness is chosen so that the bar 70 does not deform, or little, under the action of driving and resistant forces; in particular, the overall thickness is of the order of 0.7 mm, with reinforcements at the critical parts, in particular at the end portions 73, 74 and at the pivot axis 77.
  • the absence of twisting allows the optimal transmission of information and / or orders between switchgear 2 and auxiliaries 12, via the remote control unit 20, whatever the harshest climatic environments.
  • the bar 70 is made of a non-magnetic material, and equipped with magnetic means 80, in particular a magnet, which as such make it possible to give information relating to the position of the bar 70, and therefore characteristics of the position of the switching device 2.
  • magnetic means 80 in particular a magnet
  • at least one sensor 82 is placed face-to-face to the magnet 80 to directly detect the information relating to the angular position of the transmission bar 70 within the remote control unit 20.
  • the signals detected by the sensor 82 are transmitted to the printed circuit board 23 for analysis in order to give an ON / OF signal: it is thus possible, directly, without additional means, by electronic transfer via one of the connections provided 25, to provide information obtained as close as possible to the control bar. Tripping 7 of the switching device 2, that is to say, more reliable and less sensitive to dispersion caused by P employedement usual auxiliary modules 12j.
  • the magnet 80 of Neodymium / Iron / Boron alloy for example cylindrical with a diameter of 5 mm, is inserted, in particular in force, in an appropriate arrangement 78 of the transmission rod 70.
  • the magnet 80 is set up so that its wafer is perpendicular to the sensor 82, that is to say that, as shown in FIG. 5A, the Hall sensor 82 is substantially orthogonal to the pole axis of the magnet that moves along its field lines B, which increases the discrimination of the detection and therefore the differentiation between the positions of the transmission bar 70 whose spacing is small (less than 1.5 mm) on its stroke ⁇ .
  • the Hall sensor 82 is substantially orthogonal to the pole axis of the magnet that moves along its field lines B, which increases the discrimination of the detection and therefore the differentiation between the positions of the transmission bar 70 whose spacing is small (less than 1.5 mm) on its stroke ⁇ .
  • the magnet crosses half of the surface of the Hall sensor 82, the switching between the field lines B is straightforward and the sensor 82 can detect whether the magnet 80 is located on its right or on its left , despite the many internal electromagnetic interactions in the housing 21.
  • two sensors 84A, 84B are placed with an angular deviation ⁇ 'smaller than the clearance ⁇ of the lever 50, for example symmetrically with respect to the bisector of the angle ⁇ of moving the lever 50 so as to make the measurement more reliable, by detecting the extreme positions of the lever 50 and thus safely the open and closed positions of the contacts 4.
  • This option could also be applied for the magnetic means 80, 82 of FIG. the trip bar 70 although its displacement is lower.
  • a first sensor 82 in particular that concerning the closed position of the transmission bar 70, can be powered. by a current, pulsed or not, the others being powered only when the microprocessor detects the change of state of the first sensor 82.
  • the transmission bar 70 of the remote control unit 20 pivots about an axis 77 to take two significant positions of the open or closed state. contacts 3 of the circuit breaker 2, in an angular stroke ⁇ of about twenty degrees.
  • ⁇ angular stroke
  • a weight 79 is placed, preferably unitarily with the bar 70, to an end portion 74 of the bar 70 to shift the center of gravity; it is possible to adapt the configuration depending on the size, the available space, the presence or absence of magnetic means 80, so as to free up space 78 for the latter while keeping the center of gravity close to the axis 77.
  • the mounting of the remote control unit 20 is carried out with the switchgear device 2 in the open state, that is to say with a matching position of the transmission rod 70, which is usually done by setting up a pre-positioning spring.
  • the transmission bar 70 is mounted idle, without spring, and the polarization of the bar 70 in its mounting position is achieved by the accessory 60 lock delivered with the remote control unit 20 to condemn its operation.
  • a polarization lever mounted on the axis 77 of the transmission bar 70 serves as an indexing device; it cooperates, being pivotally driven, with an attachment portion 65 of the locking accessory 60.
  • the remote control unit 20 is supplied with the locking accessory 60, for example in the projecting position: once the remote control unit 20 is coupled with the switching device 2 and the auxiliary module 12, the locking device 60 can to be depressed, so that the attachment portion 65 releases the bias lever of the transmission bar 70 which is then in mechanical connection with the switching device 2 and the auxiliary modules, allowing the bidirectional transmission of the information of the circuit breaker 2 to the auxiliaries 12 and vice versa.
  • the remote control unit 20 also has an optimized reaction time, with in particular a high speed of actuation, allowing movement of the handle 50 to 1200 01 S '1 : in particular, between the order of engagement and the effective action on the closure of the contacts 4, less than half a second and preferably of the order of 300 ms flow.
  • the lever 50 of the remote control unit 20 is thus moved via a electromagnetic actuator 100, very fast actuator whose acceleration can be modulated by a stepped power supply, and not by a rotary motor whose closing time is of the order of 1 to 1.2 s.
  • the actuator 100 of the remote control unit 20 comprises a coil 102 wound on a sleeve 104 and around an axis AA, a fixed carcass 110 to the housing 21 of the remote control unit 20, and a magnetic plunger core 120 which can move along the axis AA of the coil 102 as a function of the current flowing therethrough.
  • the movement of the core 120 is controlled by a pulse type signal: at rest, no current flows in the coil 102 and the air gap e between the bottom 111 of the carcass 110 and the base 121 of the core 120 is maximal, the core 120 making protruding out of the carcass 110 on an outer portion 122; the signal causes the passage of current in the coil 102 and the displacement of the core 120 inwardly of the carcass 110 on at least a portion of its outer portion 122.
  • the outer portion 122 of the core 120 still remaining outside the carcass 110 is provided with fixing means 123 to a drive mechanism 150 of the handle 50, in particular a hook 123 for biasing a pivoting lever indirectly secured to the base 53 of the handle 50, so as to transform the linear movement of the core mobile 120 in partial rotation movement.
  • the term "pulse” must however be taken in the broad sense: as presented below, a control law is preferably applied to the actuator 100 so as to optimize the operation of the remote control unit 20, and in particular to reduce the wear of the contacts 4.
  • the electromagnetic actuator 100 of the remote control unit 20 may be used at high power and be capable of controlling the closing and opening of circuit breakers four monopolar 2 ⁇ as well as all auxiliary 12i as shown in Figure 1, or a differential switch 4 poles of 125 A: the engine force to develop is important and can reach, for the preferred embodiment, 100 daN with a stroke of 5 mm.
  • the volume assigned to the actuator 100 remains limited, both in terms of lateral and deep space (of the order of 40 ⁇ 35 ⁇ 50 mm).
  • the carcass 110 is also of rectangular parallelepipedal general shape, the axis AA of the actuator 100 being moreover oblique with respect to the faces of the housing 21 so as to use the available space, for example by an angle ⁇ of 4 ° with respect to the vertical.
  • the carcass 110 also has a role of maintaining the coil 102; in particular, the carcass 110 comprises a second end wall 112, parallel to the bottom 111 and substantially orthogonal to the axis of displacement AA of the core 120, which is provided with a hole 113 of dimensions allowing the passage of the core 110, but less than the area occupied by the coil 102, so that the coil 102 is wedged by the bottom of the carcass 111 and said wall 112.
  • the outer edges 114 of the second end wall 112 of the carcass 110 are cut so as to limit the amount of material and free space for the passage of the drive mechanism 150 of the handle 50 (see Figure 3).
  • the carcass 110 is preferably formed of two symmetrical parts HOA, HOB produced in sintered material and secured by pinching hard point on an extension 106 of the plastic sleeve 104 of the coil 102 at the bottom wall 111; in addition to simplicity of manufacture, this solution is inexpensive and avoids degradation of performance caused by the workings of carcass folded sheet.
  • the sleeve 104 on which it is mounted also blocks on its normal faces to its axis AA; the sleeve 104 is further extended longitudinally 108 at the second wall 112 of the carcass 110 to set up in the passage hole 113: in addition to securing between the two parts of the carcass HOA, HOB, this option ensures the minimum spacing between the carcass 110 and the core 120 for optimal operation of the actuator.
  • the sheath 104 is made of rigid thermoplastic material, of a thickness just sufficient to move the core 120 away from the carcass 110 in order to allow it to slide, while having the maximum flow and therefore the most force for starting the core.
  • a damper 115 for example nitrile, is placed on the bottom wall 111 of the carcass 110, facing the core 120.
  • the base 121 of the core 120 is itself hollowed, in order to add air into the magnetic flux circuit and thus degrade the magnetic force at the end of the stroke.
  • a transverse recess 125 is hollowed in the core 120, so as to maintain, at the end of the stroke, a direct stop core 120 / carcass 110 and thus limit the force exerted on the damper 115 which is entirely housed in the recess 125 in the final compressed position, so that it can be functional for more than 40,000 maneuvers.
  • the recess 125 is preferably made orthogonal to the direction of the hook 123, which facilitates the manufacturing process with a sintered material and a monoaxial press.
  • the recess 125 is of substantially rectangular shape, of surface S 125 to a depth h 125 , the depth of the recess not exceeding the length hiao-h ⁇ os-hm along the axis AA of the core 120 still in the carcass 110.
  • the maximum force F max of the actuator 100 is modulated during the path of the core 120, reducing the acceleration of the core 120: in fact, in the absence of recess 125 , the theoretical speed of the core 120 tends to infinity when the air gap e tends to zero, while the recess 125 slows this action by creating a gap of volume S 125 Xh 125 .
  • the brake factor ⁇ F can be calculated by the formula:
  • the effect on the actuating force F is negligible when the air gap e is large in view of the low value S 125 Xh 125 of the volume of air added relative to the volume S 12 o ⁇ e of the air gap.
  • the force deployed by the actuator 100 at the beginning of mobilization is therefore not altered.
  • the air gap tends to zero, the volumes are no longer negligible with respect to each other, and it is possible to reduce the end-of-actuation force of the order of 15 to 20%.
  • This recess solution 125 which may be of a shape other than that described above, has the dual advantage of increasing the air gap e, and of creating a saturation effect on the periphery of the core 120, thus slowing down the speed at the end of actuation, and in particular after the resistance force of the breaking mechanism 3 of the circuit breaker 2 has begun to fall (FIG. 2), that is to say in particular in the preferred embodiment, when the air gap e is less than or equal to 1 mm for a total stroke of a dozen millimeters, which determines the preferred air volume.
  • the volume of the recess 125 it is advantageous for the volume of the recess 125 to correspond substantially to the volume of the gap exS 12 o when the deceleration action is desired.
  • the additional volume of air brought by the recess 125 must become significant, that is to say S 125 Xh 125 > Vz e s x S 120 , and preferably of the order of this volume e s x S 12 o.
  • the recess 125 has a volume greater than or equal to half the volume of the gap e midway or three quarters of the race of the core 120; preferably, the volume of the recess 125 is greater than or equal to the volume of the air gap to three quarters or even four fifths of the race.
  • the relationship between the height 125 and the width 125 of the recess 125 depends on the surface S 125 necessary for the damper 115, and ease of implementation. In particular, it is important that the core 120 has a sufficient mass of metal and adequate strength.
  • the recess 125 does not pass through the core 120 along the axis AA, whatever the position of the core 120 in the carcass 110 (that is to say also in the initial position).
  • 1I 125 depth of the recess is less than half the length 1I 12 Q-Ii 122 of the core, and preferably the section of the recess 125 parallel to the axis A is substantially square or rectangle whose sides are in a ratio lower than Vi.
  • the carcass 4.8 mm thick may be made of steel of the same sintered nature; the coil preferably comprises 640 windings of a 355 ⁇ m diameter wire in a pitch of 2x18 mm.
  • the action of the recess 125 is particularly desired when 1 mm of travel of the electromagnet 120 remain, that is to say substantially after 4/5 of its displacement, and the dimensions of the recess 125 are then 2x123 , 6 mm 2 , or more generally 1.5 ⁇ h 125 ⁇ 3 mm, 62 mm 2 ⁇ S 125 ⁇ S 120 , with a damper 115 of 4 mm in height.
  • the outer portion 122 of the core 120 located under the fastening hook 123 to the mechanism and in the carcass 110 in the active position, is also thinned in order to degrade the performance of the actuator 120 at the end of movement, when the devices of protection and auxiliaries have passed their point of release of energy.
  • a double bevel 126 is formed.
  • the electromagnetic actuator 100 is used to rotate the handle 50 from the closed position to the open position.
  • the base 53 of the handle 50 is connected by a drive mechanism 150 with articulated arms to the securing means 123 of the plunger core 120.
  • the 123 hook whose stroke is of the order of a dozen millimeters is coupled to a first arm 151, or lever, it rotates about an axis 152 secured to the housing 21 of the block 20.
  • the axis 152 of the lever 151 is at one end, and the point of attachment 153 to the hook 123 is substantially in the center of the first arm 151; in particular, the two segments delimited by the axis 152, the point of attachment 153 and the other end 154 are in a ratio greater than 4/5.
  • the lever 151 is made of folded cut steel sheet and comprises a passage opening of the sintered hook 123 of the core 120, a rod 153 solidarisant the assembly for example by force insertion.
  • the lever 151 is coupled to a connecting rod 160 that drives in a movement substantially parallel to the axis of displacement AA of the core 120 although angularly offset; preferably, the stroke of the connecting rod 160 is of the order of 16.6 mm; to allow adjustments (see also below), the rod 160 is coupled so as to be relatively free in rotation on a limited movement for example by stops; here again, the joining is advantageously carried out by means of an interlocking with a rod 155 of steel.
  • the electromagnet 100 is a pulse unidirectional actuator, in the rest position (see FIG. 7A), that is to say when the current does not pass through the coil 102 and when the core 120 is in the "up" position, the handle 50 remains in the position in which it has been driven: the connection between the handle 50 and the drive mechanism 150 with two arms is preferably withdrawable and the connecting rod 160 does not engage to actuate the handle 50 when at its stroke during the displacement of the electromagnet 100.
  • the connecting rod 160 cooperates with an end portion 161 with an arrangement 55 of the base 53 of the handle 50; in view of the embodiment of the handle 50 with a base 53 in two parts offset along the pivot axis 52 (see Figure 4), the end portion 161 of the drive rod 160 is preferably in the form of of a cross member, the arrangements being in the form of guide grooves 55 on an appendix 56 secured to the base 53 and substantially in the middle of the axis 52.
  • the lever 50 When returning the actuator 100 to its initial rest position, the lever 50 thus remains in its position; preferably, the lever 151 is provided with means biasing it in its initial position, for example a torsion spring 156 at its pivot axis 152 so that the drive mechanism 150 of the lever 50 is monostable, the lever 50 having in turn two stable positions.
  • the position of the handle 50 corresponds to the open position of the contacts 4, and the core 120 is projecting relative to the carcass 110; this reset position is according to the invention the starting position, in which the second end of the connecting rod 161 is possibly in contact, but without pressing on the groove 55 of the handle: FIG. 7 A.
  • the pulse signal causes a dive core 120, accompanied by a corresponding movement of the cross 161 free end of the connecting rod 160 which presses on the groove 55 of the handle 50 to rotate towards the closure of the contacts 4: Figure 7C.
  • the handle 50 is abutted on the housing 21 to ensure the closure of the contacts 4.
  • the end of travel of the core 120 also corresponds to a stop between the core 120 and carcass 110, that is to say a zero air gap.
  • a hyperstatic situation is complex to set up, and in any case unreliable over time, especially since the electromagnetic actuators 100 are very fast and therefore their abutment very violent.
  • a stopping of the driving of the levers 5 after exceeding their dead point in the circuit breakers 2 by slowing down and / or limiting the stroke of the core 120 may prove unreliable after a certain number of maneuvers, besides the control of the other auxiliaries 12, and in particular of the differential auxiliary 12i, may be affected; a blocking bearing on the housing 21 of the handle 50 generates a situation of stress and stress that may affect the operation of the actuator 100.
  • the hyperstatic position of the actuating mechanism 100, 150 in end of the closing stroke of the contacts is removed by the drive mechanism 150 of the lever 50 through spring means 162 allowing the absorption of dynamic stresses and / or static.
  • the means 162 are located on the second arm 160 of the drive mechanism 150, which comprises two moving parts 160A, 160B with respect to one another: its length decreases under stress, for example by 1 5 to 2 mm, but spring means 162 force the link 160 in the extended position to a threshold.
  • the stiffness of the spring 162 is less than the force required to drive the lever 50, at the beginning of actuation, the spring 162 is constrained by the movement of the core 120 and the free end 161 of the rod 162 and the lever 50 do not move ( Figure 7B).
  • the connecting rod 160 moves and presses on the handle 50 to rotate it about its axis 52; at the end of the race of the core 120, the energy stored in the spring 162 is available to extend the travel of the handle 50 towards its stop position if necessary (FIG. 7C).
  • the connecting rod 160 causes the handle 50 to pivot from the beginning of the displacement of the core 120, and at the end of the stroke of the handle 50 , the spring means 162 are able to store the energy deployed by the end of travel of the core 120.
  • the actuating mechanism 150 is in one or the other situations above, or even a combination of both.
  • the driving force is therefore not applied directly from the lever 151 on the spring means 162:
  • the first part of the connecting rod 160A comprises a housing 163 for a second telescopic portion 160B, and the second telescopic portion 160B is guided in translation by the housing 163, with both ends slidable relative thereto.
  • This telescopic rod solution 160 in the remote control unit 20 therefore makes it possible to avoid any static and dynamic deformation due to the hyperstaticity of the architectures of the circuit breaker 2 and the remote control 20, and therefore to considerably reduce the fatigue wear of the mechanisms of the switchgear 2 and the remote control block 20.
  • the operating reliability of the block 20 can to reach 20000 maneuvers.
  • This option also makes it possible to use the entire kinematic race and thus to operate multiple configurations of protection systems 1, and in particular all those described previously.
  • the stiffness of the spring means 162 is advantageous to select the stiffness of the spring means 162 as an intermediate, between the force sufficient to actuate the lever 50 in the minimum configuration of the protection system 1 (only one breaker pole 20, and the force required to actuate the joystick 50 in maximum configuration of the protection system 1.
  • a prestressing of the order of 50 N is recommended
  • the preferred connecting rod 160 comprises two springs 162 ls 162 2 at least.
  • two identical springs are placed on parallel cores 164, to optimize the orientation of the force transmitted, the two cores 164 are advantageously guided at each end by two orifices of their housing 163 and coupled to one end, in particular by the traverse 161 of ext free end of the connecting rod 160, intended to cooperate with the groove arrangement of the handle 50..
  • the first rigid portion 160A of the connecting rod comprises two parallel housings 163 for each core / spring assembly, for example in the form of two rectangular parallelepiped cages coupled at a wall. It is preferred that the outer side walls of the first portion of the connecting rod 160A be extended beyond the lower wall from which the webs 164 of the springs 162 extend to the support beam; reinforcement protection may also be provided around said sliding webs; in the preferred embodiment illustrated, one of the side walls 165 of the first part of the connecting rod also extends beyond the support beam 161, so as to protect the assembly within the housing 21.
  • the actuation of the core 120 must also be able to rotate the handle 50 in the other direction, that is to say exerting a pull on the end of the base 53 of the handle 50, or a thrust on the other side of the pivot axis 52 of the handle 50: an additional device then proves necessary.
  • a switch 170 is put in place to ensure that the link 160 can, depending on the position of the lever 50, act on one side or the other of its pivot axis 52 to ensure the closure of the contacts 4.
  • a guide 171, preferably etched on a side wall 10 of the housing 21 makes it possible to direct the end cross-member 161 of the connecting rod 160 towards one or the other of the paths, the freedom relative of the connecting rod 160 with respect to the lever 151 allowing this change of orientation.
  • a swinging V-piece 172 illustrated in a preferred embodiment in FIG. 9, is integrated in the housing 21 of the remote control block. 20.
  • the piece 172 pivots about an axis 173 and follows the movement of the handle 50 whose base 53 comprises a portion 57 that can cooperate with a first arm 174 of the V piece 172 in the closed position so that the second arm 175 of the V "closes" the closing path 171A ( Figures 7D, 9B).
  • the connecting rod 160 presses the handle 50 which pivots the V-piece 172; when the rod 160 returns to the initial position, the handle 50 and the V-piece 172 remain in their position; at the end of the race, the connecting rod 160 manages to cross the switch 170 because of the force exerted by the actuating mechanism 150 and a relative flexibility of the second arm 175; a once the switch 171 exceeded, the V-shaped part 172 resumes its position, the force of the handle 50 and the rigidity of its first arm 175 being greater than the return force of the spring 166 coupling the rod to the lever; the connecting rod 160 thus pivots slightly toward the second trajectory of the etched guide 171.
  • the lever 151 is urged in rotation and the connecting rod 160 in translation, but the etching 171 on the housing 21 directs the connecting rod 160 to another part of the lever 50. , in particular a bearing zone 58 located on the other side of its axis 52.
  • the connecting rod 160 thanks to the rectilinear and angular combined movement of the connecting rod 160, the transmission of the movement of the electromagnet 120 of a either side of the handle 50 is possible in a narrow passage.
  • the bearing zone 58 may be similar to the previous groove 55; however, since the force required to open the contacts 4 is much lower than the resetting force (see Figure 2), it is possible to engage less strongly the rod 160 and the lever 50; in particular, the cooperation of the end rod 161 of the connecting rod 160 with the surface acting as a cam 58 of the base 53 of the handle may be sufficient to drive the handle and the contacts in an open position on the beginning movement after the energy release point and before the welded poles position. In this trigger action, depending on the profile and the force required, it is possible that the spring means 162 of the connecting rod 160 are biased, but the triggering is usually done by direct rotation.
  • the V-shaped piece 172 is free to rotate: FIG. 7F (and FIG. 7A).
  • the V-shaped part 172 is mounted idle: when the connecting rod 160 returns to the rest position, at the end of the pulse, the restoring force of the drive mechanism 150 is sufficient to drive the second arm 175 of the V-piece 172 to an opening of the closing path (FIGS. 9A and 7F).
  • the lever 151 of the remote control 20 does not oppose resistance to the return force of the lever 50 in the open position: the switch 170 is mounted crazy, so does not involve effort, friction or jamming of the lever 50 in the intermediate position.
  • the solution is reliable, small, simple and contains only a few parts, unlike the solutions presented in documents FR 2 840 449 or FR 2 535 520.
  • the actuating mechanism according to the preferred embodiment of the invention thus allows a quick and bidirectional drive of the lever 50, this through simple parts which furthermore do not undergo stresses in stable positions. Furthermore, it is advantageous to optimize the pulse control law of the electromagnetic actuator 100 in order to better bond to the force curves illustrated in FIG. 2 of the lever 5 of the circuit breakers 2 during the closing, and incidentally of the opening, contacts, to protect them by limiting the closing shock for example.
  • the electromagnetic actuator 100 is connected to control means of the processing unit 23 to produce voltage pulses in the coil 102 which is supplied with alternating current by the control means.
  • a law as described in patent application No. FR 08 07155 may be used.
  • each alternation S comprises at least a first and at least a second excitation pulse command SA, S B.
  • the first excitation pulse command SA substantially starts at a voltage zero of an alternation S and the second excitation pulse order S B substantially ends at a voltage zero of said alternation S.
  • the electrical energy generated by the impulse orders excitation of a first alternating Si is less than or equal to the 'electric power generated by the pulse excitation orders a second alternation Si + i posterior to said first alternation S ;.
  • the last alternation S n rectified waveframe sent by the control means comprises a second excitation pulse order S B beginning substantially at the end of the first excitation pulse command SA-
  • the control means generate a periodic voltage wave frame comprising at least five successive corrected alternations.
  • control means generate at least one rectified alternation comprising at least a third excitation pulse command Sc, this third order (s) Sc s interposing temporally between said first and second pulse commands S A , S B -
  • the remote control unit 20 is thus optimized to ensure a closing dynamics, and possibly opening, of devices by the chosen options.
  • This optimization is obtained by a control law which develops a progressive displacement in open or closed loop in less than 200 ms, by an electromagnet 100 with a movable core 120 whose force at the air gap e (that is to say maximum) is sufficient while the total stroke is compatible with the rotation of the lever 50, and a mechanism 150 for the transformation of displacements and forces.
  • the various preferred solutions according to the invention have a synergistic effect.

Abstract

Dans un bloc de commande à distance (20) pour un système de protection électrique (1), l'ouverture et/ou la fermeture des contacts sont commandés par l'intermédiaire d'une manette (50) entraînée via un mécanisme (150) par un actionneur électromagnétique (120) unidirectionnel. Le mécanisme d'entraînement (150) comprend un système à deux bras articulés : un levier (151) fixé au noyau (120) de l' électroaimant et une bielle (160) dont une extrémité (161) peut coopérer avec la manette (50). Pour éviter les contraintes dues à la double butée de la manette (50) et de l' électroaimant (120), la bielle (160) est télescopique, avec des moyens faisant ressort (162) pouvant emmagasiner de l'énergie lors de l' actionnement, et permettant à l'extrémité de couplage (161) avec la manette (50) de prendre deux positions pour chaque position des moyens de fixation (153) du mécanisme d'entraînement (150) avec l' électroaimant (120).

Description

MECANISME D'ENTRAINEMENT DE LA MANETTE D'UN BLOC DE COMMANDE A DISTANCE, ET BLOC LE COMPRENANT
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne la protection des circuits électriques par l'intermédiaire d'appareillages de sécurité tels que des disjoncteurs, et en particulier les dispositifs de commande à distance de ce type d'appareillage. L'invention a notamment pour objet un dispositif de réarmement et/ou déclenchement automatiques déporté pour un système de protection de configuration variable, les composants et paramètres de la télécommande étant optimisés tant aux niveaux fiabilité et fonctionnalités qu'au niveau coût.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un circuit électrique est usuellement protégé par un appareillage de sécurité qui réagit lors de conditions anormales. Notamment, les appareils de coupure de type disjoncteurs peuvent être déclenchés en cas de surcharge pour isoler la ligne problématique ; un enclenchement manuel doit alors être effectué pour remettre le circuit en service. Cependant, le déclenchement d'un appareil de protection peut provenir de défauts transitoires qui disparaissent d'eux-mêmes ; les appareillages de coupure peuvent alors être associés à des dispositifs de réarmement automatique, ou à distance, qui effectuent un ou plusieurs essais de ré-enclenchement.
Divers blocs de commande à distance, de type réarmeurs ne permettant que le ré- enclenchement des contacts ouverts ou de type télécommandes aptes à commander l'ouverture et la fermeture des contacts des appareils de coupure, ont été développés et mis sur le marché : voir par exemple les documents EP 0 797 229, EP 1 209 712 ou
EP 1 465 222. Ces blocs peuvent reposer sur des choix technologiques différents, par exemple en ce qui concerne le mécanisme d'actionnement, en fonction des compromis nécessaires entre fiabilité, vitesse de réaction, nombre de fonctions embarquées, volume et/ou prix. Cependant, des améliorations sont possibles, notamment pour permettre une
« auxiliarisation » complète des appareils de coupure commandés à distance sans nuire à la fiabilité, c'est-à-dire pour garder les performances du bloc de commande à distance quel que soit le nombre de dispositifs complémentaires de contrôle/commande associés au dispositif de coupure.
EXPOSE DE L'INVENTION
Parmi autres avantages, l'invention vise à pallier des inconvénients des blocs de commande à distance existants, qu'ils soient du type télécommande ou réarmeur, et à proposer une offre « universelle » dans laquelle le bloc peut être associé à des appareils de coupure, monopolaires ou multipolaires, notamment des disjoncteurs ou interrupteurs différentiels, de gamme comprise entre 0,5 et 125 A, auxquels peuvent être couplés jusque cinq auxiliaires, tant d'un côté que de l'autre.
En particulier, les blocs de commande à distance dont le système d'actionnement comprend un actionneur électromagnétique se heurtent au problème de la double butée en fin de course : butée du noyau de l' actionneur contre sa carcasse, butée de la manette contre le boîtier. L'une des options est d'arrêter le mouvement de la manette après son point mort et d'achever le mouvement par son inertie. Cette solution peut s'avérer peu fiable au cours du temps : notamment, après de nombreuses manoeuvres, le point mort peut être décalé ; qui plus est, une contrainte est créée sur l'actionneur, pouvant altérer son fonctionnement, et, selon leur nombre, les auxiliaires ne sont pas commandés. Une autre option est de forcer la manette contre le boîtier, avec une butée sous contrainte : cette solution implique des efforts nécessitant de renforcer le boîtier, et de toute façon, risquée quant à la tenue mécanique à long terme.
L'invention se rapporte ainsi à un mécanisme d'actionnement permettant de pallier ce problème : des moyens sont prévus afin de stocker l'énergie au cours de l'actionnement, par exemple en début de sorte à la restituer par exemple en fin d'actionnement, ou inversement, pour la stocker en fin d'actionnement. De plus, des moyens pour ralentir l'actionneur en fin de course sont prévus. En particulier, selon l'invention, le mécanisme d'entraînement d'un bloc de commande à distance permet de transmettre le mouvement d'un actionneur linéaire, en particulier un actionneur électromagnétique, qui est de préférence à noyau et carcasse de sections rectangulaires en matériau fritte et dont la base est avantageusement munie d'un évidement traversant permettant de ralentir le noyau en fin de course, à une manette pivotante. Le mécanisme comprend un premier bras pivotant autour d'un axe, qui est de préférence localisé à une extrémité du premier bras, et fixé à l'actionneur, par exemple en son centre ou sensiblement (notamment dans un rapport quatre cinquièmes), et un deuxième bras solidarisé à une extrémité du premier bras et pouvant mobiliser une manette pivotante. Le mécanisme comprend des moyens faisant ressort de sorte que l'extrémité du deuxième bras, qui peut être couplée à la manette, prend deux positions différentes quelle que soit la position des moyens de fixation à l'actionneur. Ainsi, l'actionneur peut prolonger sa course quand la manette est en butée, ou inversement.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens faisant ressort sont localisés sur le deuxième bras. Ils peuvent comprendre des ressorts, de préférence deux, mis en place dans des logements appropriés, avantageusement parallèles, du deuxième bras qui est formé de deux parties télescopiques l'une par rapport à l'autre. Avantageusement, les ressorts sont montés sur des âmes de maintien, et les deux parties de la bielle formant le deuxième bras sont couplées chacune par une extrémité coulissante.
Le mécanisme d'entraînement selon l'invention est de préférence associé à une manette pivotante, formant ainsi un mécanisme d'actionnement. La manette comprend une embase sur laquelle est formée une zone d'appui permettant un couplage temporaire avec l'extrémité de la bielle. Selon un mode de réalisation avantageux, la manette comprend deux zones d'appui situées de part et d'autre de son axe de pivotement. Des moyens de guidage sont alors prévus pour diriger la bielle vers l'une ou l'autre des zones d'appui. Notamment, un guide avec deux trajectoires coopère avec l'extrémité de couplage, qui est dirigée grâce à un élément de type aiguillage. Cette solution permet, avec un actionneur unidirectionnel, d'actionner la manette dans les deux sens de pivotement. L'invention concerne sous un autre aspect un bloc de commande à distance comprenant un mécanisme d'actionnement ou d'entraînement tel que défini, avec un actionneur de préférence électromagnétique, qui peut comprendre des moyens de ralentissement.
Sous un autre aspect, le bloc de commande à distance selon l'invention comprend une barre de transmission qui peut être reliée à chaque extrémité aux barres de déclenchement des appareils l'encadrant et dont les caractéristiques sont optimisées pour éviter tout retard au pivotement dû à sa déformation et son inertie en présence de nombreux auxiliaires. A cette fin, la barre de transmission est dotée d'une masselotte au moins permettant de rabaisser son centre de gravité au plus près de l' axe.
Selon un mode de réalisation préféré, la barre de transmission est associée à des moyens permettant de déterminer sa position angulaire relative, notamment des moyens magnétiques de type aimant mis en place dans un logement réalisé dans la barre, et un capteur, de type à effet Hall.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs, représentés dans les figures annexées.
La figure IA représente un système de coupure modulaire dans lequel un bloc de commande à distance selon l'invention peut être mis en place ; la figure IB montre une vue latérale d'un module du système de coupure.
La figure 2 montre la courbe des efforts résistants subis par le noyau de Pactionneur lors du réarmement et lors de l'ouverture.
La figure 3 illustre un bloc de télécommande dans un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 4 montre un système de verrouillage associé à la manette ainsi que la barre de transmission pour un bloc de commande à distance selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
Les figures 5 A et 5B illustrent l'action préférée de moyens magnétiques dans une barre de transmission ou une manette pour donner une information relative à la position, notamment des contacts.
La figure 6 montre Pactionneur électromagnétique du bloc de télécommande de la figure 3.
Les figures 7A à 7F montrent schématiquement le déplacement des différents éléments du système d'actionnement dans un mode de réalisation préféré de l'invention.
Les figures 8A et 8B représentent un mode de réalisation préféré d'un mécanisme d' actionnement à deux bras.
Les figures 9A et 9B illustrent un mode de réalisation préféré d'un moyen d'aiguillage d'une bielle d'actionnement et son action.
La figure 10 montre une loi de commande préférée pour un actionneur électromagnétique d'une télécommande selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE
Tel que schématisé en figure 1, un système de protection 1 d'une installation électrique multi-phase comprend un appareil de coupure 2 multipolaire qui comporte de façon classique un dispositif de coupure 2j par pôle, ici quatre. Dans sa version modulaire, chacun des dispositifs de coupure 2\, 2%, 23, 24 renferme dans un boîtier en matière isolante moulée un mécanisme de coupure 3, comprenant notamment un contact mobile bistable 4 déplaçable entre deux positions de fermeture et d'ouverture d'une paire de contacts ; alternativement, les différents mécanismes de coupure 3 peuvent être rassemblés dans un boîtier unique multipolaire. Une manette 5 accessible de l'extérieur pivote pour manœuvrer manuellement l'appareil de coupure 2, afin d'ouvrir ou de fermer ses mécanismes 3. Dans le cas d'un appareil de coupure modulaire 2, pour que les différents mécanismes de coupure soient actionnés simultanément, les manettes 5j de chaque dispositif de coupure 2\ sont classiquement solidarisées par un accessoire externe de type manchon 6, par exemple tel que décrit dans EP 0 697 707 ou GB 2 285 890.
Les contacts mobiles 4 peuvent par ailleurs être actionnés par un autre mécanisme de déclenchement, automatique, agissant en cas de défaut et/ou sur ordre et comprenant une barre de déclenchement 7, interne au(x) boîtier(s), apte à faire passer les contacts d'une position à l'autre. La manette 5 et la barre de déclenchement 7 agissent sur le même contact mobile 4 et sont couplées par une liaison mécanique, qui les laisse cependant libres relativement l'une par rapport à l'autre pour ne pas entraver leur action. Dans le cas d'un appareil de coupure modulaire 2, les barres de déclenchement 7; doivent être couplées de façon fonctionnelle de façon à assurer l'unicité de Pactionnement pour chacun des mécanismes de coupure 3. La première extrémité de chaque barre de déclenchement 7i est ainsi munie d'un moyen de connexion 8 de type femelle destiné à coopérer avec un moyen de connexion 9 de type mâle de la deuxième extrémité des barres de déclenchement 7[ ; par ailleurs, les faces latérales 10, destinées à être accolées, de chaque boîtier comprennent un orifice 11 pour le passage d'une extrémité 9 d'une barre de déclenchement 7 pour un couplage fonctionnel, et qui permet un débattement α, ici sur un arc de cercle d'environ 20°, de l'assemblage 8, 9 desdites barres 7 en fonction de la position ouverte ou fermée des contacts.
L'angle de pivotement β de la manette 5 est classiquement supérieur au débattement α de la barre d'actionnement 7, par exemple de l'ordre de 85°, voire 90°. En particulier, en position fermée, les contacts 4 subissent une contrainte de pression afin d'assurer leur fermeture, et la manette 5 est en butée sur le boîtier. De fait, les deux positions ouverte et fermée du mécanisme de coupure 3 sont stables, et si le déclenchement est relativement facile, ne nécessitant qu'une action ponctuelle entraînant l'ouverture des contacts, le réarmement de l'appareil de coupure 2 nécessite des efforts variables au cours du déplacement des contacts mobiles 4, dont un exemple est illustré en figure 2. Notamment, un premier stade A, au début de la phase de fermeture des contacts, déplace la manette 5 à l'encontre d'une résistance faible, avec un effort sensiblement constant. La résistance au déplacement de la manette 5 augmente ensuite en raison des ressorts de rappel et/ou des mécanismes des appareillages 2, 12 à actionner ; en particulier, dans le cadre illustré, la première phase B d'augmentation de la résistance est suivie d'un seuil C, mais cette configuration discontinue est illustrative. Quoi qu'il en soit, un durcissement important D correspond à l'accroissement de la résistance au déplacement due au mécanisme d'actionnement des contacts du disjoncteur, notamment à ses ressorts, pour aboutir à un point de résistance maximal ; au-delà (E), l'effort diminue violemment jusqu'au contact ; la contrainte se poursuit en position fermée, ce qui permet de tolérer une certaine usure u des contacts. Ce type d'appareil de coupure 2 est notamment décrit dans EP 1 975 971, associé au mode de réalisation préféré de l'invention.
Le système de protection 1 peut comprendre des autres modules fonctionnels 12 associés à l'appareil de coupure 2, par exemple un auxiliaire de protection différentielle 121} usuellement localisé à droite de l'appareil de coupure 2 et servant à ouvrir les contacts 4 en présence d'un courant de fuite à la terre, tel que décrit dans EP 0 375 568. D'autres modules 12; peuvent être concernés, classiquement placés de l'autre côté de l'appareil de coupure 2, comme des déclencheurs à émission 122, 123 ou des indicateurs de contrôle 124, 125, de type position OF et/ou sécurité SD (voir par exemple EP 1 065 691). Ces différents modules 12;, de même forme générale que l'appareil de coupure 2, sont accolés par des faces latérales 10 similaires, et comprennent des barres 17 couplées à la barre de déclenchement 7 de l'appareil de coupure 2 de la même façon que pour les dispositifs de coupure 2;.
Selon l'invention, le système de protection 1 comprend en outre un bloc de commande à distance 20, permettant notamment le réarmement automatique, c'est-à-dire une fermeture des contacts 4 ; dans un mode de réalisation préféré illustré dans la figure 3, le module de commande à distance 20, logé dans un boîtier 21 isolant moulé de même forme générale que les appareillages 2, 12 modulaires de protection à commander, permet également le déclenchement automatique du mécanisme de coupure 3. Tel que schématisé en figure 1, le bloc de commande à distance 20 est de préférence accolé directement à un dispositif de coupure 2\ pour restreindre la distance par rapport au mécanisme de coupure 3 et donc diminuer les risques de déformation du signal ; il est usuellement placé de l'autre côté (ici à gauche) de l'appareil de coupure 2 par rapport à l'auxiliaire de protection différentielle 12i.
Le bloc de télécommande 20 permet l'actionnement des contacts 4 de l'appareil de coupure 2 en relayant un ordre qui lui parvient depuis un relai (non illustré) ; une borne de commande 22 reçoit les informations relatives à l'actionnement du bloc 20 et les transmet à un circuit électronique de commande ; le signal est alors traité dans une carte de circuit imprimé 23 et transformé en une loi de commande d'un dispositif d'actionnement du mécanisme de coupure 3 du système de protection 1. Avantageusement, le bloc 20 selon l'invention est muni de deux bornes de commande 22 afin de recevoir une information depuis un automate ou un bus 24 V de commande interne à l'installation électrique. Le bloc de commande à distance 20 et le circuit électronique sont alimentés par deux bornes d'alimentation phase/neutre 24 reliées par des conducteurs externes à une source de tension, de préférence dérivée d'un circuit indépendant protégé. De plus, dans un mode de réalisation préféré, le bloc 20 donne des informations complémentaires sur l'état du système de protection et comprend des sorties et/ou commandes de type SD/OF, avec un connecteur 25, qui peut être 24 V ou 230 V, associé au circuit électronique. Certaines des fonctionnalités présentées peuvent être omises, mais l'ensemble des composants pour les réaliser est optimisé dans le mode de réalisation préféré du bloc de commande à distance 20.
Par commodité et concision, le bloc de commande à distance 20 illustré dans un mode de réalisation préféré en figure 3, sera par la suite qualifié de « télécommande » bien qu'il couvre également l'option de simple réarmeur. Les termes relatifs de position (« vertical », « fond », « supérieur »,...) seront utilisés en correspondance avec la position usuelle de fonctionnement des éléments du système de protection 1, la face comportant la manette 5 des boîtiers étant verticale et sensiblement parallèle à une cloison, mais ne sont pas restrictifs quant à leur utilisation. Par ailleurs, l'appareil de coupure 2 peut prendre des formes différentes selon l'invention, notamment les disjoncteurs, sectionneurs ou interrupteurs, différentiels ou non, modulaires ou monobloc, avec un pôle ou plusieurs ; par la suite, ces différentes alternatives seront regroupées sur le vocable « disjoncteur » qui représente le mode de réalisation préféré de l'invention, à savoir un disjoncteur quadripolaire modulaire. Le terme « module » sera employé pour qualifier chacune des unités monobloc (auxiliaire 12;,, pôle lx- ou disjoncteur 2, bloc de télécommande 20) du système de protection 1 ; avantageusement, selon l'invention, l'épaisseur en millimètres de chacun des modules, distance prise entre les deux faces latérales 10 destinées à être accolées de son boîtier, est un multiple de neuf (notamment : 18 mm pour un pôle de disjoncteur 2j ou 9 mm pour un indicateur SD 125), de sorte que l'encombrement facial L1 du système de protection 1 soit multiple de neuf. En particulier, selon l'invention, le bloc de télécommande 20 a une épaisseur L20 de 63 mm ou 81 mm, selon le calibre des disjoncteurs 2 et donc la taille de l'actionneur nécessaire ; le bloc 20 comme les modules 2, 12 peuvent se mettre en place sur un rail DIN par les moyens classiques, et ils ont usuellement une profondeur de l'ordre de 70 à 75 mm de façon à entrer dans un coffret de taille b selon la norme DIN 48330.
Le bloc de télécommande 20 comprend un mécanisme d'entraînement qui, suite à l'ordre de réarmement, respectivement d'ouverture, issu d'un élément de type relai et à son traitement par le circuit imprimé 23, permet la mobilisation du mécanisme de coupure 3 et transmet l'information y relative aux modules associés 2( du système de protection 1. Selon l'invention, l'actionnement des contacts 4 est directement réalisé par la manette 5 du disjoncteur 2 : le mécanisme d'actionnement du bloc de télécommande 20 comprend ainsi également une manette pivotante 50 qui se couple fonctionnellement avec les manettes 5 des modules 2,, 12, du système de protection 1. La manette 50 du bloc 20 comprend ainsi une poignée 51 externe au boîtier 21, dans le prolongement des manettes 5 des modules 2, 12 adjacents auxquelles elle peut être solidarisée, par exemple par l'intermédiaire d'un manchon 6 enveloppant limitant les torsions, notamment en polymère de type polyarrilamide chargé en fibre de verre, par exemple à 30 %, ou en alliage métallique de type Zamak ou aluminium, comme présenté plus haut. Tel qu'illustré en figure 4, la manette 50 est sollicitée en pivotement autour d'un axe 52 solidarisé au boîtier 21 entre les deux positions correspondant à l'ouverture et à la fermeture des dispositifs de coupure 2i ; l'axe 52 est également dans le prolongement des axes de pivotement des manettes 5i des modules du système 1 de façon à diminuer les couples lors des actionnements. La manette 50 comprend en outre une embase 53 utilisée pour son actionnement, prolongeant la poignée 51 dans le boîtier 21 et la solidarisant à l'axe 52 ; de préférence, au vu de l'encombrement dans le boîtier 21 du bloc de télécommande 20, l'embase 53 se décompose en deux parties 53A, 53B décalées le long de l'axe 52 de pivotement de la manette 50 et symétriques afin d'équilibrer les forces.
Pour des raisons de sécurité, le bloc de télécommande 20 est muni d'un accessoire de verrouillage 60 qui permet sa mise hors service, afin par exemple d'empêcher une mise sous tension à distance de l'installation 1 pendant la maintenance. Selon le mode de réalisation préféré, l'accessoire de verrouillage 60 est par exemple monté à pivotement sur un axe entre une position inactive dans laquelle il laisse l'embase 53 de la manette 50 libre de tourner, et une position de blocage dans laquelle il se met en prise sur un aménagement 54 de la manette 50, de façon à lui interdire un mouvement vers la position de fermeture des contacts 4. De préférence, l'élément de blocage 61 pivotant de l'accessoire de verrouillage 60 est associé à une deuxième partie 62 dudit accessoire 60, la deuxième partie 62 faisant tiroir de façon à être mobile en translation par rapport à la face avant 26 du bloc de télécommande 20, entre la position inactive dans laquelle elle affleure du boîtier 21 et une position de verrouillage dans laquelle elle fait saillie du boîtier 21, laissant accessible un orifice 63 dans lequel peut être introduit un cadenas ou autre moyen empêchant un retour inopiné de l'accessoire de verrouillage 60 en position inactive. Selon le mode préféré illustré, le couplage entre les deux parties 61, 62 de l'accessoire de verrouillage 60 est réalisé avec guidage (voir pointillés sur la figure 4).
Selon un mode de réalisation préféré, l'accessoire de verrouillage 60 ne peut être placé en position de verrouillage qu'après que la télécommande 20 a été mise dans la position correspondant à l'ouverture des contacts, l'aménagement 54 de l'embase 53 empêchant de tirer l'accessoire de verrouillage 60 en position « fermée » de la manette 50 ; notamment, il n'est pas possible de cadenasser le bloc de télécommande 20 lorsque les contacts 4 du disjoncteur 2 sont soudés. Il est avantageux que l'accessoire de verrouillage 60 signale en outre la position de la télécommande 20, par exemple par coopération avec le bouton de sélection marche/arrêt 30 : notamment, le bouton 30 peut porter une languette 31 qui est engagée ou dégagée de la première partie 62 de l'accessoire 60 pour le condamner ou le libérer ; de préférence, la languette 31 est visible par un orifice 64 créé à cet effet dans le tiroir 62. Selon un mode de réalisation avantageux, la languette 31 comprend deux zones de couleurs différentes 32A, 32B coopérant avec deux orifices 64, 27, l'un dans le tiroir 62, l'autre dans le boîtier 21 : lorsque la télécommande 20 est en service, une première zone, par exemple rouge, est visible depuis l'orifice 64 de l'organe de verrouillage 60 ; lorsque la télécommande est hors service et qu'il est possible de la cadenasser, la deuxième zone, par exemple verte, est visible depuis l'orifice 27 du boîtier 21.
Outre la transmission mécanique permettant le déplacement des contacts mobiles 4, le bloc de télécommande 20 autorise la transmission des informations des modules auxiliaires 12, à l'appareil de coupure 2 et réciproquement, bien qu'il soit localisé entre eux. Le bloc de télécommande 20 comprend ainsi une barre de transmission 70 qui le traverse, pour se coupler de façon fonctionnelle avec les barres de déclenchement 7ls 17 des modules qui l'entourent afin d'en assurer la continuité. Le couplage est réalisé de la même façon que décrit plus haut pour les appareils de coupure modulaires 2j lors de la solidarisation du bloc 20 aux boîtiers desdits modules 2, 12. Ainsi, tel qu'illustré en figure 4, la barre de transmission 70 du bloc 20 selon le mode de réalisation préféré de l'invention comprend, à une première extrémité, une partie femelle 71 composée de deux parois pouvant engager la partie mâle 9 d'un module voisin 122, et à une deuxième extrémité un doigt 72 faisant partiellement saillie d'un orifice latéral 11 du boîtier 21 pour s'engager avec la barre de déclenchement 7 d'un module voisin 2\. La forme de la barre 70 entre les deux extrémités 71, 72 est déterminée en fonction des contraintes d'encombrement, et la partie joignant les deux extrémités s'écarte par endroits de la ligne droite ; en particulier, tel qu'il est visible sur la figure 4, la barre de transmission 70 comprend une première partie 73 sensiblement plane et rectiligne vers le doigt 72, dans le prolongement de la partie femelle 71 et de la barre de déclenchement 7 du module adjacent, et une deuxième partie 74, elle aussi droite dans le prolongement des barres de déclenchement 7 correspondant dans le cadre illustré à la partie mâle 72 ; la partie intermédiaire crée un évidement 75 entre les deux précédentes pour le passage d'autres composants du bloc de télécommande 20, et forme une paroi de jonction 76 courbe, ou creusée, permettant une solidarisation à l'axe de pivotement 77 de la barre 70.
Le bloc de télécommande 20 selon l'invention se présente avantageusement sous forme d'une offre universelle, qui s'adapte ainsi à toute configuration modulaire du système de protection 1, la seule différence étant la longueur de l'élément de solidarisation 6 de sa manette 50 aux modules 2, 12 qui lui sont associés. La force d'inertie à laquelle doit résister la barre de transmission 70 du bloc de télécommande 20 pour une mise en mouvement peut ainsi, dans les cas extrêmes, être générée par quatre pôles 2; et un bloc de surveillance 12i sur la droite, et/ou quatre modules 12; de contrôle/commande sur la gauche. Qui plus est, les appareils de coupure 2 eux-mêmes, disjoncteurs, interrupteurs ou sectionneurs, peuvent couvrir une gamme de 0,5 ou 10 A à 125 A, inclure des fonctions différentes comme les interrupteurs différentiels, impliquant différents efforts de manœuvre par la manette 50.
Suivant la configuration du système de protection 1, il apparaît ainsi que les efforts et contraintes mécaniques sur la barre de transmission 70 sont très différents, alors que la précision dans sa position doit rester suffisante pour assurer la fiabilité du système 1, sans altérer les ordres (force et couples) et informations (vitesses, courses, jeux,...) ; en particulier, la barre de transmission 70 ne peut pas provoquer de dysfonctionnement dû à son insertion fonctionnelle entre les auxiliaires 12 et le disjoncteur 2. Selon l'invention, la déformation transversale de la barre de transmission 70 à une première extrémité 71 reste ainsi inférieure à 0,15 mm, de préférence à 0,1 mm, lors de la sollicitation à la deuxième extrémité 72, dont on considère classiquement la force comme égale à 3 N par pôle, et lors du choc qu'elle subit en fin de course, qui peut notamment être d'intensité demi- sinusoïdale normalisée de l'ordre de 15 g/11 ms dans le cas d'une mise en butée de la manette 50 sur la face avant 26 en position fermée ou ouverte.
Selon l'invention, la barre de transmission 70 du bloc de télécommande 20 est réalisée, par exemple par moulage par injection des métaux, en matériau de type aluminium, alliage de magnésium, ou de préférence Zamak, insensible à l'humidité et/ou la température. La longueur de la barre de transmission 70 entre ses deux extrémités 71, 72 étant déterminée par la taille du bloc L205 à savoir ici de préférence de l'ordre d'une soixantaine de millimètres ou de 80 mm, son épaisseur est choisie pour que la barre 70 ne se déforme pas, ou peu, sous l'action de forces motrices et résistantes ; en particulier, l'épaisseur générale est de l'ordre de 0,7 mm, avec des renforcements aux parties critiques, notamment aux parties d'extrémité 73, 74 et au niveau de l'axe de pivotement 77. L'absence de vrillage permet la transmission optimale des informations et/ou ordres entre appareil de coupure 2 et auxiliaires 12, via le bloc de télécommande 20, quels que soient les environnements climatiques les plus sévères.
Selon un mode de réalisation préféré, la barre 70 est en matériau amagnétique, et équipée de moyens magnétiques 80, notamment d'un aimant, permettant en tant que tels de donner des informations relatives à la position de la barre 70, et donc caractéristiques de la position de l'appareil de coupure 2. A cette fin, tel qu'illustré en figure 5A, au moins un capteur 82, de préférence de type interrupteur à effet Hall même si des MEMS ou autres sont possibles, est mis en place face à l'aimant 80 afin de détecter directement l'information relative à la position angulaire de la barre de transmission 70 au sein du bloc de télécommande 20. Les signaux détectés par le capteur 82 sont transmis à la carte de circuit imprimé 23 pour être analysés afin de donner un signal ON/OF : il est ainsi possible, directement, sans moyens supplémentaires, par transfert électronique via une des connexions prévues 25, de fournir une information obtenue au plus près de la barre de déclenchement 7 de l'appareil de coupure 2, c'est-à-dire plus fiable et moins sensible à la dispersion occasionnée par Péloignement des modules auxiliaires 12j habituels. Selon un mode de réalisation préféré, l'aimant 80 en alliage Néodyme/Fer/Bore et par exemple cylindrique de diamètre 5 mm, est inséré, notamment en force, dans un aménagement 78 approprié de la barre de transmission 70.
De préférence, l'aimant 80 est mis en place de façon à ce que sa tranche soit perpendiculaire au capteur 82, c'est-à-dire que, comme illustré en figure 5 A, le capteur Hall 82 est sensiblement orthogonal à l'axe des pôles de l'aimant qui se déplace le long de ses lignes de champ B, ce qui augmente la discrimination de la détection et donc la différenciation entre les positions de la barre de transmission 70 dont Pécartement est faible (moins de 1,5 mm) sur sa course α. En effet, quand l'aimant franchit la moitié de la surface du capteur 82 à effet Hall, le basculement entre les lignes de champ B est franc et le capteur 82 peut détecter si l'aimant 80 est localisé sur sa droite ou sur sa gauche, malgré les nombreuses interactions électromagnétiques internes au boîtier 21. Grâce à cette option, il est ainsi possible de placer le capteur 82 très proche de l'aimant 80, et notamment à moins de 2 mm de la barre de transmission 70 sans affecter la résolution de la détermination. II est possible également de mettre en place un capteur de position 84 au niveau de l'embase 53 de la manette 50 afin de détecter sa position (voir aussi figure 1) ; l'association permet ainsi de donner une information de type signal/défaut avec les mêmes avantages que précédemment. En effet, une mesure de l'intervalle temporel entre les basculements de la barre de transmission 70 et de la manette 50 permet de différencier un déclenchement sur défaut électrique d'un déclenchement manuel : une intervention humaine déplace la manette 5, 50 environ 20 μs avant pivotement de la barre de déclenchement 7, donc de transmission 70, alors qu'un déclenchement thermique, magnétique ou différentiel mobilise la barre 70, 7 environ 4 ms avant que la manette 5, 50 ne soit déplacée.
Selon un mode de réalisation avantageux illustré en figure 5B, en particulier deux capteurs 84 A, 84B sont placés avec un écart angulaire β' inférieur au débattement β de la manette 50, par exemple symétriquement par rapport à la bissectrice de l'angle β de déplacement de la manette 50 de façon à rendre la mesure plus fiable, en détectant des positions extrêmes de la manette 50 et donc avec sûreté les positions ouvert et fermé des contacts 4. Cette option pourrait également être appliquée pour les moyens magnétiques 80, 82 de la barre de déclenchement 70 bien que son déplacement soit inférieur. Dans le cas où une pluralité de capteurs 82, 84, et notamment trois ou plus, est utilisée, pour minimiser la consommation d'énergie, un premier capteur 82, notamment celui concernant la position fermée de la barre de transmission 70, peut être alimenté par un courant, puisé ou non, les autres n'étant alimentés que lorsque que le microprocesseur détecte le changement d'état du premier capteur 82.
Dans le mode de réalisation préféré et comme la barre de déclenchement 7 de l'appareil de coupure 2, la barre de transmission 70 du bloc de télécommande 20 pivote autour d'un axe 77 pour prendre deux positions significatives de l'état ouvert ou fermé des contacts 3 du disjoncteur 2, dans une course angulaire α d'une vingtaine de degrés. Pour limiter les efforts sur la barre de transmission 70, celle-ci est équilibrée pour que son centre de gravité soit sensiblement positionné sur son axe de pivotement 77 : ainsi, ses effets sur les mécanismes des auxiliaires 12 et du disjoncteur 2 sont nuls, et les contraintes mécaniques supplémentaires qui pourraient parasiter la transmission des informations entre auxiliaires 12 ou appareil de coupure 2 sont minimales. Selon le mode de réalisation préféré, une masselotte 79 est mise en place, de préférence de façon unitaire avec la barre 70, vers une partie d'extrémité 74 de la barre 70 pour décaler le centre de gravité ; il est possible d'adapter la configuration en fonction de l'encombrement, de la place disponible, de la présence ou non de moyens magnétiques 80, de façon à libérer de la place 78 pour ces derniers tout en gardant le centre de gravité proche de l'axe 77.
Pour des raisons de sécurité, il est indispensable que le montage du bloc de télécommande 20 soit effectué avec l'appareil de coupure 2 à l'état ouvert, c'est-à-dire avec une position concordante de la barre de transmission 70, ce qui est usuellement réalisé par la mise en place d'un ressort de pré-positionnement. Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, pour limiter les forces résistantes à son déplacement, la barre de transmission 70 est montée folle, sans ressort, et la polarisation de la barre 70 dans sa position de montage est réalisée par l'accessoire de verrouillage 60 livré avec le bloc de télécommande 20 pour condamner son fonctionnement. En particulier, un levier de polarisation monté sur l'axe 77 de la barre de transmission 70 sert de dispositif d'indexation ; il coopère, en étant entraîné en pivotement, avec une partie d'attache 65 de l'accessoire de verrouillage 60.
Ainsi, le bloc de télécommande 20 est livré avec l'accessoire de verrouillage 60 par exemple en position saillante : une fois le bloc de télécommande 20 accouplé avec l'appareil de coupure 2 et le module auxiliaire 12, l'accessoire de verrouillage 60 peut être enfoncé, de sorte que la partie d'attache 65 libère le levier de polarisation de la barre de transmission 70 qui est alors en liaison mécanique avec l'appareil de coupure 2 et les modules auxiliaires, autorisant la transmission bidirectionnelle des informations du disjoncteur 2 vers les auxiliaires 12 et réciproquement.
Parallèlement à la transmission optimisée des informations, le bloc de télécommande 20 selon l'invention possède en outre un temps de réaction optimisé, avec en particulier une importante vitesse d'actionnement, permettant un déplacement de la manette 50 à 120001S'1 : notamment, entre l'ordre d'enclenchement et l'action effective sur la fermeture des contacts 4, moins d'une demi-seconde et de préférence de l'ordre de 300 ms s'écoulent. La manette 50 du bloc de télécommande 20 est ainsi déplacée par l'intermédiaire d'un actionneur électromagnétique 100, actionneur très rapide dont l'accélération peut être modulée par une alimentation étagée, et non par un moteur rotatif dont la durée de fermeture est de l'ordre de 1 à 1,2 s.
De façon générale et tel qu'illustré en figure 6 (voir aussi figure 3), Pactionneur 100 du bloc de télécommande 20 selon l'invention comprend une bobine 102 enroulée sur un fourreau 104 et autour d'un axe AA, une carcasse 110 fixée au boîtier 21 du bloc de télécommande 20, et un noyau magnétique plongeur 120 qui peut se déplacer par le long de l'axe AA de la bobine 102 en fonction du courant y circulant. Le mouvement du noyau 120 est commandé par un signal de type impulsion : au repos, aucun courant ne circule dans la bobine 102 et l'entrefer e entre fond 111 de la carcasse 110 et base 121 du noyau 120 est maximal, le noyau 120 faisant saillie hors de la carcasse 110 sur une portion externe 122 ; le signal provoque le passage de courant dans la bobine 102 et le déplacement du noyau 120 vers l'intérieur de la carcasse 110 sur au moins une partie de sa portion externe 122. La portion externe 122 du noyau 120 restant toujours hors de la carcasse 110 est munie de moyens de fixation 123 à un mécanisme d'entraînement 150 de la manette 50, notamment un crochet 123 destiné à solliciter un levier pivotant solidarisé indirectement à l'embase 53 de la manette 50, de façon à transformer le mouvement linéaire du noyau mobile 120 en mouvement partiel de rotation. Le terme « impulsion » doit cependant être pris au sens large : tel que présenté plus loin, une loi de commande est de préférence appliquée sur Pactionneur 100 de façon à optimiser le fonctionnement du bloc de télécommande 20, et notamment à diminuer l'usure des contacts 4.
Selon l'invention, Pactionneur électromagnétique 100 du bloc de télécommande 20 peut être utilisé à forte puissance et doit être capable de commander la fermeture et l'ouverture de quatre disjoncteurs monopolaires 2\ ainsi que tous les auxiliaires 12i tel que représenté en figure 1, ou un interrupteur différentiel 4 pôles de 125 A : la force moteur à développer est donc importante et peut atteindre, pour le mode de réalisation préféré, 100 daN avec une course de 5 mm. Or le volume assigné à Pactionneur 100 reste limité, tant au niveau encombrement latéral qu'en profondeur (de l'ordre de 40 x 35 x 50 mm). Selon l'invention, il a donc été choisi d'utiliser un électroaimant 100 à noyau 120 rectangulaire, de sorte que le maximum de la surface magnétisable est exploité ; la carcasse 110 est également de forme générale parallélépipédique rectangle, l'axe AA de l'actionneur 100 étant par ailleurs oblique par rapport aux faces du boîtier 21 de façon à utiliser l'espace disponible, par exemple d'un angle γ de 4° par rapport à la verticale.
En outre, au vu des chocs violents qu'il subit à chaque attraction, il a été opté pour un noyau 120 en matériau fritte de sorte que les performances ne sont pas dégradées dans le temps et que l'endurance est optimisée. Ce type de matériau offre pour autres avantages le fait de pouvoir réaliser de façon unitaire les moyens de fixation 123 du noyau 120 lors de l'opération de frittage. Par ailleurs, il est avantageux d'émousser les arêtes 124 du noyau 120 pour éviter toute détérioration et, selon un mode de réalisation préféré, les arêtes 124 parallèles à l'axe AA sont de forme concave.
Les efforts encaissés par l'actionneur électromagnétique 100 étant importants, la carcasse 110 a également un rôle de maintien de la bobine 102 ; notamment, la carcasse 110 comprend une deuxième paroi d'extrémité 112, parallèle au fond 111 et sensiblement orthogonale à l'axe de déplacement AA du noyau 120, qui est munie d'un orifice 113 de dimensions permettant le passage du noyau 110, mais inférieures à la surface occupée par la bobine 102, de sorte que la bobine 102 est coincée par le fond de la carcasse 111 et ladite paroi 112. Avantageusement, les arêtes externes 114 de la deuxième paroi d'extrémité 112 de la carcasse 110 sont coupées de sorte à limiter la quantité de matériau et à libérer de l'espace pour le passage du mécanisme d'entraînement 150 de la manette 50 (voir figure 3). La mise en place des différents composants de l'actionneur 100, ainsi que la forme elle- même de la carcasse 110 sont relativement complexes et, selon l'invention, la carcasse 110 est de préférence formée de deux parties symétriques HOA, HOB réalisées en matériau fritte et solidarisées par pincement de point dur sur un prolongement 106 du fourreau plastique 104 du bobinage 102 au niveau de la paroi de fond 111 ; outre la simplicité de fabrication, cette solution s'avère peu coûteuse et évite les dégradations de performances occasionnées par les écrouissages des carcasses en tôle pliée.
Pour optimiser le maintien de la bobine 102, le fourreau 104 sur lequel elle est montée la bloque également sur ses faces normales à son axe AA ; le fourreau 104 est par ailleurs prolongé longitudinalement 108 au niveau de la deuxième paroi 112 de la carcasse 110 pour se mettre en place dans l'orifice de passage 113 : outre la solidarisation entre les deux parties de la carcasse HOA, HOB, cette option permet d'assurer l'écartement minimal entre la carcasse 110 et le noyau 120 pour un fonctionnement optimal de Pactionneur. Avantageusement, le fourreau 104 est en matériau thermoplastique rigide, d'épaisseur juste suffisante pour écarter le noyau 120 de la carcasse 110 afin de permettre son glissement, tout en ayant le flux maximum et donc le plus de force pour le démarrage du noyau.
Il s'avère que les choix technologiques précédents entraînent des performances de rapidité du noyau 120 et de force développée telles qu'un problème de fatigue de la paroi de fond 111 de la carcasse 110 pourrait survenir, jusqu'à éventuelles fissures : en fin de course, la distance d'entrefer e entre carcasse 110 et noyau 120 tend vers zéro, ce qui entraîne une accélération du noyau 120 pouvant aller au choc violent. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, outre une adaptation de la loi de commande, un amortisseur 115, par exemple en nitrile, est mis en place sur la paroi de fond 111 de la carcasse 110, face au noyau 120. D'autres options que celle illustrée sont possibles, avec notamment la mise en place d'un amortisseur formant partiellement la paroi de la carcasse et pouvant se déplacer par rapport au reste de la carcasse par entraînement par le noyau en fin de course : les diverses alternatives présentées dans la demande de brevet français n° FR 08 07163 peuvent être envisagées.
Par ailleurs, la base 121 du noyau 120 est elle-même creusée, afin d'ajouter de l'air dans le circuit de flux magnétique et ainsi dégrader la force magnétique en fin de course. Avantageusement, un évidement transversal 125 est creusé dans le noyau 120, de sorte à maintenir, en fin de course, une butée directe noyau 120/carcasse 110 et ainsi limiter la force exercée sur l'amortisseur 115 qui se loge entièrement dans l'évidement 125 en position compressée finale, de façon à pouvoir être fonctionnel pour plus de 40000 manœuvres. L'évidement 125 est de préférence réalisé orthogonalement à la direction du crochet 123, ce qui permet de faciliter le processus de fabrication avec un matériau fritte et une presse monoaxiale. En particulier, l'évidement 125 est de forme sensiblement rectangulaire, de surface S125 sur une profondeur h125, la profondeur de l'évidement ne dépassant pas la longueur hiao-hîos-hm selon l'axe AA du noyau 120 toujours dans la carcasse 110. En considérant la surface S120 du noyau 120, la force maximale Fmax de l'actionneur 100 est modulée au cours du trajet du noyau 120, en réduisant l'accélération du noyau 120 : de fait, en l'absence d'évidement 125, la vitesse théorique du noyau 120 tend vers l'infini lorsque l'entrefer e tend vers zéro, alors que l'évidement 125 ralentit cette action par création d'un entrefer de volume S125Xh125. Le facteur ΔF de freinage peut être calculé par la formule :
Figure imgf000021_0001
On note ainsi que l'effet sur la force d'actionnement F est négligeable lorsque l'entrefer e est important au vu de la faible valeur S125Xh125 du volume d'air ajouté par rapport au volume S12oχe de l'entrefer. La force déployée par l'actionneur 100 en début de mobilisation n'est donc pas altérée. Par contre, quand l'entrefer tend vers zéro, les volumes ne sont plus négligeables l'un par rapport à l'autre, et il est possible de diminuer la force de fin d'actionnement de l'ordre de 15 à 20 %. Cette solution d'évidement 125, qui peut être d'une autre forme que celle décrite ci-dessus offre pour double avantage d'augmenter l'entrefer e, et de créer un effet de saturation sur le pourtour du noyau 120, ralentissant ainsi la vitesse en fin d'actionnement, et notamment après que la force résistance du mécanisme de coupure 3 du disjoncteur 2 a commencé à chuter (figure 2), c'est-à-dire notamment dans le mode de réalisation préféré, lorsque l'entrefer e est inférieur ou égal à 1 mm pour une course totale d'une douzaine de millimètres, ce qui détermine le volume d'air préféré. De fait, il est avantageux que le volume de l'évidement 125 corresponde sensiblement au volume de l'entrefer exS12o lorsque l'action de décélération est souhaitée.
Plus précisément, si un freinage est désiré à partir d'une course prédéterminée du noyau 120 correspondant au moment où l'entrefer e est inférieur à une valeur seuil es (par exemple es = 1 mm), le volume supplémentaire d'air apporté par l'évidement 125 doit devenir significatif, c'est-à-dire S125Xh125 > Vz esx S120, et de préférence de l'ordre de ce volume esx S12o. Plus généralement, l'évidement 125 a un volume supérieur ou égal à la moitié du volume de l'entrefer e à mi-course ou aux trois quarts de la course du noyau 120 ; de préférence, le volume de l'évidement 125 est supérieur ou égal au volume de l'entrefer aux trois-quarts, voire aux quatre cinquièmes, de la course. La relation entre hauteur Ji125 et largeur de Pévidement 125 quant à elle dépend de la surface S125 nécessaire pour l'amortisseur 115, et des facilités de réalisation. En particulier, il importe que le noyau 120 présente une masse suffisante de métal et une solidité adéquate. L'évidement 125 ne traverse pas le noyau 120 le long de l'axe AA, ce quelle que soit la position du noyau 120 dans la carcasse 110 (c'est-à-dire également en position initiale). Avantageusement, la profondeur 1I125 de l'évidement est inférieure à la moitié de la longueur 1I12Q-Ii122 du noyau, et de préférence la section de l'évidement 125 parallèlement à l'axe AA est sensiblement carrée ou rectangle dont les côtés sont dans un rapport inférieur à Vi.
En particulier, selon l'invention, le noyau 120 en fer/phosphore 0,45 % se déplace sur e = 11 à 12 mm (11,7 mm), avec une section S12o de 270 à 300 mm2, notamment de l'ordre de 280 mm2 (20,6x13,6). La carcasse d'épaisseur 4,8 mm peut être en acier de même nature fritte ; la bobine comporte de préférence 640 enroulements d'un fil de diamètre 355 μm sur un pas de 2x18 mm. L'action de l'évidement 125 est particulièrement souhaitée lorsque 1 mm de course de l'électroaimant 120 restent, c'est-à-dire sensiblement après 4/5 de son déplacement, et les dimensions de l'évidement 125 sont alors 2x123,6 mm2, ou plus généralement 1,5 < h125 < 3 mm, 62 mm2 < S125 < S 120, avec un amortisseur 115 de 4 mm de hauteur.
Par ailleurs, la portion externe 122 du noyau 120, localisée sous le crochet de solidarisation 123 au mécanisme et dans la carcasse 110 en position active, est également amincie afin de dégrader les performances de l'actionneur 120 en fin de mouvement, lorsque les appareils de protection et auxiliaires ont franchi leur point de libération d'énergie. En particulier, un double biseau 126 est formé.
L'actionneur électromagnétique 100 est utilisé pour faire pivoter la manette 50 de la position fermée à la position ouverte. A cette fin, tel que schématisé en figures 6 et illustré en figure 7, l'embase 53 de la manette 50 est reliée par un mécanisme d'entraînement 150 à bras articulés aux moyens de solidarisation 123 du noyau plongeur 120. En particulier, le crochet 123 dont la course est de l'ordre d'une douzaine de millimètre est couplé à un premier bras 151, ou levier, qu'il fait pivoter autour d'un axe 152 solidarisé au boîtier 21 du bloc 20. De préférence, l'axe 152 du levier 151 se trouve à une extrémité, et le point de solidarisation 153 au crochet 123 est sensiblement au centre du premier bras 151 ; notamment, les deux segments délimités par l'axe 152, le point de solidarisation 153 et l'autre extrémité 154 sont dans un rapport supérieur à 4/5. Dans le mode de réalisation préféré, le levier 151 est réalisé en tôle d'acier découpée pliée et comprend un orifice de passage du crochet 123 fritte du noyau 120, une tige 153 solidarisant l'ensemble par exemple par insertion à force. A son extrémité libre 154, le levier 151 est couplé à une bielle 160 qu'il entraîne dans un mouvement sensiblement parallèle à l'axe de déplacement AA du noyau 120 bien que décalé angulairement ; de préférence, la course de la bielle 160 est de l'ordre de 16,6 mm ; pour permettre les ajustements (voir aussi plus loin), la bielle 160 est couplée de façon être relativement libre en rotation sur un débattement limité par exemple par des butées ; ici encore, la solidarisation est avantageusement réalisée par l'intermédiaire d'un emboîtement avec une tige 155 en acier.
Comme l' électroaimant 100 est un actionneur unidirectionnel impulsionnel, en position de repos (voir figure 7A), c'est-à-dire lorsque le courant ne passe pas dans la bobine 102 et que le noyau 120 est en position «haute », la manette 50 reste dans la position dans laquelle elle a été entraînée : la liaison entre la manette 50 et le mécanisme d'entraînement 150 à deux bras est de préférence débrochable et la bielle 160 ne vient en prise pour actionner la manette 50 que lors de sa course pendant le déplacement de l' électroaimant 100. En particulier, la bielle 160 coopère par une partie d'extrémité 161 avec un aménagement 55 de l'embase 53 de la manette 50 ; au vu de la réalisation de la manette 50 avec une embase 53 en deux parties décalées le long de l'axe de pivotement 52 (voir figure 4), la partie d'extrémité 161 de la bielle d'entraînement 160 est de préférence sous forme d'une traverse, les aménagements se présentant sous la forme de gorges de guidage 55 sur un appendice 56 solidaire de l'embase 53 et sensiblement au milieu de l'axe 52. Lors du retour de Pactionneur 100 dans sa position initiale de repos, la manette 50 reste ainsi dans sa position ; de préférence, le levier 151 est muni de moyens le sollicitant dans sa position initiale, par exemple un ressort de torsion 156 au niveau de son axe de pivotement 152 pour que le mécanisme d'entraînement 150 de la manette 50 soit monostable, la manette 50 ayant quant à elle deux position stables. Pour le réarmement et lors du montage du bloc de commande à distance 20 sur l'appareil de coupure 2, la position de la manette 50 correspond à la position ouverte des contacts 4, et le noyau 120 est saillant par rapport à la carcasse 110 ; cette position de réarmement est selon l'invention la position de départ, dans laquelle la deuxième extrémité de la bielle 161 est éventuellement en contact, mais sans appui sur la gorge 55 de la manette : figure 7 A. Le signal d'impulsion entraîne une plongée du noyau 120, accompagnée d'un mouvement correspondant de la traverse 161 d'extrémité libre de la bielle 160 qui appuie sur la gorge 55 de la manette 50 pour la faire pivoter vers la fermeture des contacts 4 : figure 7C. Avantageusement, en fin d'entraînement, la manette 50 est en butée sur le boîtier 21 pour garantir la fermeture des contacts 4. Cependant, pour diminuer les efforts à fournir, la fin de course du noyau 120 correspond également à une butée entre noyau 120 et carcasse 110, c'est-à-dire un entrefer e nul. Une telle situation hyperstatique est complexe à mettre en place, et de toute façon peu fiable dans le temps, d'autant plus que les actionneurs électromagnétiques 100 sont très rapides et donc leur butée très violente.
Pour pallier ce problème, différentes options existent : un arrêt de l'entraînement des manettes 5 après dépassement de leur point mort dans les disjoncteurs 2 par ralentissement et/ou limitation de la course du noyau 120 peut s'avérer peu fiable après un certain nombre de manœuvres, sans compter que la commande des autres auxiliaires 12, et notamment de l'auxiliaire différentiel 12i, risque d'être affectée ; un blocage en appui sur le boîtier 21 de la manette 50 génère une situation de contrainte et d'effort risquant d'altérer le fonctionnement de l'actionneur 100. Selon l'invention, la position hyperstatique du mécanisme d'actionnement 100, 150 en fin de course de fermeture des contacts est supprimée par le mécanisme d'entraînement 150 de la manette 50 grâce à des moyens faisant ressort 162 permettant l'absorption des contraintes dynamiques et/ou statiques. De préférence, les moyens 162 sont localisés sur le deuxième bras 160 du mécanisme d'entraînement 150, qui comprend deux parties mobiles 160A, 160B l'une par rapport à l'autre : sa longueur diminue en cas de contrainte, par exemple de 1,5 à 2 mm, mais des moyens de type ressort 162 contraignent la bielle 160 en position étendue, jusqu'à un seuil.
En particulier, si la raideur du ressort 162 est inférieure à la force nécessaire pour entraîner la manette 50, en début d'actionnement, le ressort 162 est contraint par le mouvement du noyau 120 et l'extrémité libre 161 de la bielle 162 ainsi que la manette 50 ne bougent pas (figure 7B). Dès que la contrainte du ressort 162 est telle que sa raideur est supérieure à la force d'entraînement, la bielle 160 se déplace et appuie sur la manette 50 pour la faire pivoter autour de son axe 52 ; en fin de course du noyau 120, l'énergie stockée dans le ressort 162 est disponible pour prolonger la course de la manette 50 vers sa position de butée si nécessaire (figure 7C). Alternativement, si les moyens faisant ressort 162 ont une raideur supérieure à la force d'entraînement de la manette 50, la bielle 160 entraîne la manette 50 en pivotement dès le début du déplacement du noyau 120, et en fin de course de la manette 50, les moyens faisant ressort 162 sont aptes à emmagasiner l'énergie déployée par la fin de course du noyau 120.
De fait, suivant les configurations du système de protection 1, c'est-à-dire de la puissance à développer pour déplacer la manette 50 et fermer les contacts 4, le mécanisme d'actionnement 150 se trouve dans l'une ou l'autre des situations ci-dessus, voire même plutôt dans une combinaison des deux. Qui plus est, au vu de Ia course très réduite (de l'ordre de 1,5 mm) entre les deux parties 160A, 160B de la bielle et du faible espace disponible, il est préféré de pré-contraindre les moyens faisant ressort 162 de façon à garantir un effort suffisant sur ce faible déplacement en fin de course de fermeture, avec pour résultat un double contact sans contrainte sur la carcasse 110 ni sur la face avant 26 du boîtier 21.
De préférence, la force d'entraînement n'est donc pas appliquée directement depuis le levier 151 sur les moyens faisant ressort 162 : la première partie de la bielle 160A comprend un logement 163 pour une deuxième partie télescopique 160B, et la deuxième partie télescopique 160B est guidée en translation par le logement 163, avec ses deux extrémités pouvant coulisser par rapport à lui.
Cette solution de bielle télescopique 160 dans le bloc de télécommande 20 selon l'invention permet donc de ne faire subir aucune déformation statique et dynamique due à l'hyperstatique aux architectures du disjoncteur 2 et de la télécommande 20, et donc de diminuer de façon considérable l'usure par fatigue des mécanismes de l'appareil de coupure 2 et du bloc de télécommande 20. La fiabilité de fonctionnement du bloc 20 peut ainsi atteindre 20000 manœuvres. Cette option permet en outre d'utiliser toute la course cinématique et donc d'actionner de multiples configurations de systèmes de protection 1, et notamment toutes celles décrites auparavant.
II est avantageux de sélectionner la raideur des moyens faisant ressort 162 comme intermédiaire, comprise entre la force suffisante pour actionner la manette 50 dans la configuration minimale du système de protection 1 (un seul pôle de disjoncteur 20, et la force nécessaire pour actionner la manette 50 en configuration maximale du système de protection 1. En particulier, une précontrainte de l'ordre de 50 N est préconisée. Au vu du volume restreint du boîtier de télécommande 21, la bielle 160 préférée comprend deux ressorts 162ls 1622 au moins. Pour des facilités de montage et une optimisation de leur dimension, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, deux ressorts identiques sont mise en place sur des âmes parallèles 164 ; pour optimiser l'orientation de la force transmise, les deux âmes 164 sont avantageusement guidées à chaque extrémité par deux orifices de leur logement 163 et couplées à une extrémité, notamment par la traverse 161 d'extrémité libre de la bielle 160, destinée à coopérer avec l'aménagement en forme de gorge de la manette 50. .
Avantageusement, la première partie 160A, rigide, de la bielle comprend deux logements parallèles 163 pour chaque ensemble âme/ressort, par exemple sous forme de deux cages parallélépipédiques rectangles couplées au niveau d'une paroi. Il est préféré que les parois latérales externe de la première partie de la bielle 160A soient prolongées au-delà de la paroi inférieure de laquelle émergent les âmes 164 des ressorts 162 jusqu'à la traverse d'appui ; une protection de renfort peut également être prévue autour desdites âmes coulissantes ; dans le mode de réalisation préféré illustré, une des parois latérales 165 de la première partie de la bielle se prolonge d'ailleurs au-delà de la traverse d'appui 161, de façon à protéger l'ensemble au sein du boîtier 21. Cette configuration permet un montage facile, tout en optimisant le diamètre et la longueur disponible pour les ressorts 162, ainsi que le diamètre de leur fil ; cependant, d'autres alternatives sont possibles, notamment en ce qui concerne la forme de la partie rigide 160A de la bielle et de chacun de ses composants. Pour assurer un retour en position initiale de la partie rigide de la bielle par rapport au premier bras 151 du mécanisme d'entraînement 150, il est en outre avantageux de mettre en place des moyens adaptés, par exemple un ressort de torsion 166 au niveau de la solidarisation avec le levier 151.
Tel que précisé plus haut, en fin d'actionnement, le noyau 120 reprend sa position initiale, la manette 50 reste en place, et le mécanisme d'entraînement 150 retourne en position haute où il n'est plus solidaire de l'embase 53 de la manette 50 : figure 7D. Dans le cas où le bloc de commande à distance 20 fonctionne en tant que réarmeur, seule cette séquence est effectuée : un déclenchement replace la manette 50 dans la position de la figure 7A, et l'actionnement du noyau 120 reproduit la fermeture de la figure 7C. Dans le cas d'une télécommande permettant également d'ouvrir un disjoncteur 2, l'actionnement du noyau 120 doit aussi pouvoir faire pivoter la manette 50 dans l'autre direction, c'est-à-dire exercer une traction sur l'extrémité de l'embase 53 de la manette 50, ou une poussée de l'autre côté de l'axe de pivotement 52 de la manette 50 : un dispositif supplémentaire s'avère alors nécessaire.
Selon l'invention, un aiguillage 170 est mis en place pour assurer que la bielle 160 puisse, en fonction de la position de la manette 50, agir d'un côté ou l'autre de son axe de pivotement 52 afin d'assurer la fermeture des contacts 4. En particulier, un guide 171, de préférence gravé sur une paroi latérale 10 du boîtier 21, permet de diriger la traverse d'extrémité 161 de la bielle 160 vers l'une ou l'autre des trajectoires, la liberté relative de la bielle 160 par rapport au levier 151 permettant ce changement d'orientation. Pour diriger la tige 161 vers l'une ou l'autre des trajectoires 171A, 171B, de préférence, une pièce 172 en V basculant, illustrée dans un mode de réalisation préféré en figures 9, est intégrée dans le boîtier 21 du bloc de télécommande 20. En particulier, la pièce 172, par exemple en plastique, pivote autour d'un axe 173 et suit le mouvement de la manette 50 dont l'embase 53 comprend une partie 57 pouvant coopérer avec un premier bras 174 de la pièce en V 172 en position fermée de sorte que le deuxième bras 175 du V « ferme » la trajectoire de fermeture 171A (figures 7D, 9B). Ainsi, en fin d'actionnement, l'extrémité de la bielle 161 appuie sur la manette 50 qui fait pivoter la pièce en V 172 ; lors du retour de la bielle 160 vers la position initiale, la manette 50 et la pièce en V 172 restent dans leur position ; en fin de course, la bielle 160 parvient à franchir l'aiguillage 170 en raison de la force exercée par le mécanisme d'actionnement 150 et une relative souplesse du deuxième bras 175 ; une fois l'aiguillage 171 dépassé, la pièce en V 172 reprend sa position, la force de la manette 50 et la rigidité de son premier bras 175 étant supérieures à la force de rappel du ressort 166 couplant la bielle au levier ; la bielle 160 pivote donc légèrement vers la deuxième trajectoire du guide gravé 171.
Lors de Pactionnement du noyau plongeur 120, tel qu'illustré en figure 7E, le levier 151 est sollicité en rotation et la bielle 160 en translation, mais la gravure 171 sur le boîtier 21 dirige la bielle 160 vers une autre partie de la manette 50, en particulier une zone d'appui 58 située de l'autre côté de son axe 52. De fait, grâce au mouvement combiné rectiligne et angulaire de la bielle 160, le renvoi de la transmission du mouvement de l' électroaimant 120 d'un côté ou l'autre de la manette 50 est possible dans un passage étroit. La zone d'appui 58 peut être similaire à la gorge 55 précédente ; cependant, étant donné que la force nécessaire à l'ouverture des contacts 4 est très inférieure à la force de réarmement (voir figure 2), il est possible d'engager moins fortement la bielle 160 et la manette 50 ; notamment, la coopération de la tige d'extrémité 161 de la bielle 160 avec la surface agissant en tant que came 58 de l'embase 53 de la manette peut suffire à entraîner la manette et les contacts dans une position d'ouverture sur le début du mouvement après le point de libération d'énergie et avant la position pôles soudés. Dans cette action de déclenchement, suivant le profil et la force nécessaire, il est possible que les moyens faisant ressort 162 de la bielle 160 soient sollicités, mais le déclenchement est usuellement réalisé par rotation directe.
Une fois la manette en position ouverte, la pièce en V 172 est libre en rotation : figure 7F (et figure 7A). Dans un mode de réalisation, la pièce en V 172 est montée folle : lors du retour de la bielle 160 en position de repos, en fin d'impulsion, la force de rappel du mécanisme d'entraînement 150 est suffisante pour entraîner le deuxième bras 175 de la pièce en V 172 vers une ouverture de la trajectoire de fermeture (figures 9A et 7F). Il est cependant préféré de mettre en place un ressort précontraint 176 au niveau de la pièce en V 172 pour calibrer la force qui repousse la bielle 160 dans l'aiguillage d'ouverture 171 A.
II est à noter que, lors de l'ouverture du disjoncteur 2 suite à un déclenchement sur défaut, et donc externe au bloc de déclenchement 20, le levier 151 de la télécommande 20 n'oppose pas de résistance à la force de retour de la manette 50 en position ouverte : l'aiguillage 170 est monté fou, donc n'implique ni effort, ni frottement, ni coincement de la manette 50 en position intermédiaire. La solution est donc fiable, peu volumineuse, simple et ne contient que peu de pièces, contrairement aux solutions présentées dans les documents FR 2 840 449 ou FR 2 535 520.
Le mécanisme d'actionnement selon le mode de réalisation préféré de l'invention permet ainsi un entraînement rapide et bidirectionnel de la manette 50, ceci par l'intermédiaire de pièces simples qui en outre ne subissent pas de contraintes en positions stables. Par ailleurs, il est avantageux d'optimiser la loi de commande impulsionnelle de l'actionneur électromagnétique 100 afin de coller au mieux aux courbes d'effort illustrées en figure 2 de la manette 5 des disjoncteurs 2 lors de la fermeture, et accessoirement de l'ouverture, des contacts, afin de protéger ces derniers en limitant le choc de fermeture par exemple.
Notamment, selon l'invention, l'actionneur électromagnétique 100 est relié à des moyens de commande de l'unité de traitement 23 pour produire des impulsions de tension électrique dans la bobine 102 qui est alimentée en courant alternatif, par les moyens de commande. Notamment, une loi telle que décrite dans la demande de brevet n° FR 08 07155 peut être utilisée.
En particulier, comme représenté sur la figure 10, les moyens de commande sont destinés à générer une trame d'ondes de tension périodique comprenant au moins n alternances Si redressées. A titre d'exemple de réalisation, la trame d'ondes de courant périodique a une durée égale ou supérieure à 50 ms. Selon un mode préférentiel de réalisation, chaque alternance S; comprend au moins un premier et au moins un second ordre impulsionnel d'excitation SA, SB.
Le premier ordre impulsionnel d'excitation SA commence sensiblement à un zéro de tension d'une alternance S et le second ordre impulsionnel d'excitation SB se termine sensiblement à un zéro de tension de ladite alternance S. L'énergie électrique générée par les ordres impulsionnels d'excitation d'une première alternance Si est inférieure ou égale à' l'énergie électrique générée par les ordres impulsionnels d'excitation d'une seconde alternance Si+i postérieure à ladite première alternance S;. De préférence, la dernière alternance Sn redressée de la trame d'onde envoyée par les moyens de commande comprend un second ordre impulsionnel d'excitation SB commençant sensiblement à la fin du premier ordre impulsionnel d'excitation SA- Avantageusement, pour garantir un actionnement efficace dans le plus grand nombre de situations, les moyens de commande génèrent une trame d'ondes de tension périodique comprenant au moins cinq alternances redressées successives.
Selon une variante de réalisation illustrée en hachures inversées sur la figure 10, les moyens de commande génèrent au moins une alternance redressée comprenant au moins un troisième ordre impulsionnel d'excitation Sc, ce(s) troisième(s) ordre(s) Sc s 'intercalant temporellement entre lesdits premier et second ordres impulsionnels SA, SB-
Le bloc de commande à distance 20 selon l'invention est ainsi optimisé pour garantir une dynamique de fermeture, et éventuellement d'ouverture, d'appareils par les options choisies. En particulier, il est possible d'obtenir une vitesse relativement lente en début d' actionnement pour assurer les prises en charge des pièces entre elles, puis d'accélérer pour donner effort et puissance, qui en outre peuvent être variables en fonction des configurations, pour enfin ralentir en fin de mouvement pour minimiser l'énergie de choc. Cette optimisation est obtenue par une loi de commande qui développe un déplacement progressif en boucle ouverte ou fermée en moins de 200 ms, par un électroaimant 100 à noyau mobile 120 dont l'effort à l'entrefer e (c'est-à-dire maximal) est suffisant alors que la course totale est compatible avec la rotation de la manette 50, et un mécanisme 150 permettant la transformation des déplacements et forces. En particulier, les différentes solutions préférées selon l'invention ont un effet synergique.
Bien que l'invention ait été décrite en référence à un système de déclenchement électronique d'un appareil de coupure électrique, elle ne s'y limite pas : d'autres éléments peuvent être concernés par l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Mécanisme d'entraînement (150) d'une manette pivotante (50) par un actionneur linéaire (100) comprenant : - un premier bras (151) comprenant des moyens de fixation (153) à l'actionneur
(100), un premier axe (152) autour duquel ledit bras (151) pivote, et des moyens de solidarisation (155) à un deuxième bras (160), les moyens de solidarisation (155), l'axe (152) et les moyens de fixation (153) définissant deux segments du premier bras (151), et - un deuxième bras (160) comprenant une première extrémité couplée aux moyens de solidarisation (155) du premier bras (151) et une deuxième extrémité (161) comprenant des moyens de couplage débrochable à la manette (50), caractérisé par des moyens faisant ressort (162) emmagasinant de l'énergie lors de l'actionnement de sorte que la deuxième extrémité (161) du deuxième bras (160) peut prendre deux positions pour chaque position des moyens de fixation (153) du premier bras (151).
2. Mécanisme d'entraînement (150) selon la revendication 1 dans lequel les moyens faisant ressort (162) sont localisés sur le deuxième bras (160).
3. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 2 dans lequel le deuxième bras (160) comprend deux parties (160A, 160B) coulissant l'une par rapport à l'autre, une extrémité de la première partie (160A) étant couplée par les moyens faisant ressort (162) à une extrémité de la deuxième partie (160B).
4. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 3 dans lequel les moyens faisant ressort comprenant au moins un ressort (162) et la première partie (160A) du deuxième bras (160) comprend un logement (163) pour le ressort (162).
5. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 4 dans lequel les moyens faisant ressort comprennent deux ressorts (162l5 1622) identiques parallèles, et la première partie (160A) du deuxième bras (160) comprend deux cages (163) solidarisées par une paroi commune pour loger chacun des ressorts (162).
6. Mécanisme d'entraînement selon la revendication 4 ou 5 dans lequel chaque ressort (162) est monté sur une âme (164) coulissant à travers une paroi d'extrémité de la première partie (160A) du deuxième bras (160).
7. Mécanisme d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel le premier axe (152) du premier bras (151) est localisé à une extrémité du premier bras (151), et le rapport de longueur entre les deux segments est compris entre 4/5 et 1.
8. Mécanisme d'actionnement d'un appareil électrique (20) comprenant un mécanisme d'entraînement (150) selon l'une des revendications 1 à 7 et une manette pivotante (50), la manette (50) comprenant une embase (53) avec une première zone d'appui (55) pouvant coopérer avec les moyens de couplage (161) du deuxième bras (160) du mécanisme d'entraînement (150).
9. Mécanisme d'actionnement selon la revendication 8 dans lequel l'embase (53) de la manette (50) comprend une deuxième zone d'appui (58) pouvant coopérer avec les moyens de couplage (161) du deuxième bras (160) du mécanisme d'entraînement
(150), la première (55) et la deuxième (58) zone d'appui étant localisées de part et d'autre de l'axe de pivotement (52) de la manette (50).
10. Mécanisme d'actionnement selon la revendication 9 comprenant en outre un système d'aiguillage (170) permettant de guider les moyens de couplage (161) du deuxième bras (160) du mécanisme d'entraînement (150) vers la première ou la deuxième zones (55, 58) d'appui.
11. Mécanisme d'actionnement selon la revendication 10 dans lequel le système d'aiguillage comprend un guide (171) avec deux trajectoires coopérant avec l'extrémité de couplage (161) du deuxième bras (160), et un élément (172) dirigeant l'extrémité de couplage (161) vers l'une ou l'autre des deux trajectoires (171A, 171B).
12. Mécanisme d'actionnement selon l'une des revendications 8 à 11 comprenant en outre un actionneur électromagnétique (100) couplé au premier bras (151) du mécanisme d'entraînement (150) par ses moyens de solidarisation (153).
13. Mécanisme d'actionnement selon la revendication 12 dans lequel Pactionneur électromagnétique (100) comprend un noyau (120) et une carcasse (110) à sections rectangulaires en matériau fritte.
14. Mécanisme d'actionnement selon l'une des revendications 12 ou 13 dans lequel l'actionneur électromagnétique (100) comprend des moyens de ralentissement (125, 126).
15. Mécanisme d'actionnement selon la revendication 14 dans lequel la base du noyau (121) est munie d'un évidement (125) traversant le noyau (120) entre deux parois opposées, de sorte que l'entrefer (e) entre le noyau et la carcasse n'est pas nul.
16. Mécanisme d'actionnement selon la revendication 15 dans lequel le volume (h125xS125) de l'évidement (125) est supérieur ou égal au volume de l'entrefer (eχS12o) lorsque le noyau (120) a parcouru au moins quatre cinquièmes de la distance entre la première position et la deuxième position.
17. Mécanisme selon l'une des revendications 14 à 16 dans lequel la portion externe du noyau (122) est biseautée.
18. Mécanisme d'actionnement selon l'une des revendications 13 à 17 dans lequel la carcasse (110) est composée de deux parties (HOA, 11 OB) symétriques et comprend deux parois latérales, une paroi de fond (111) et une paroi d'extrémité (112) munie d'un orifice (113) de passage du noyau (120).
19. Bloc de commande à distance (20) d'un appareillage électrique de protection (2) comprenant un mécanisme d'actionnement selon l'une des revendications 8 à 18 et des moyens de solidarisation (6) de la manette (50) du mécanisme d'actionnement (150) à la manette (5) dudit appareillage électrique (2).
20. Bloc de commande à distance selon la revendication 19 comprenant en outre une barre de transmission (70) avec deux extrémités (71, 72) de couplage, un axe de pivotement (77), et une masselotte (79) de l'autre côté de l'axe de pivotement (77) par rapport aux extrémités (71, 72) de la barre (70).
21. Bloc de commande à distance selon la revendication 19 dans lequel la barre de transmission (70) comprend un logement (78) muni d'un aimant (80), et comprenant en outre des moyens de détection (82) de la position relative de l'aimant (80) selon le pivotement de la barre (70) autour de son axe (77).
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