WO2011036376A1 - Structure commune pour la realisation de blocs de protection a n phases et neutres - Google Patents

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Eric Baumann
Denis Deckert
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Hager-Electro Sas
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Definitions

  • the present invention relates to a common structure for producing n-phase and neutral protection blocks, composed of a differential stage provided with a mechanical release for the opening of the neutral and n circuit breakers protecting separate circuits for each phase.
  • the idea underlying the invention is to group together on the one hand different electrical functions in a compact one-piece assembly, and on the other hand to constitute a common industrial platform for different similar products, mainly in view to reduce costs in manufacturing.
  • the multifunctional base identical to all these variants led, in the context of this invention, to develop what has been described as a common platform with a view to simplifying the industrialization phase by creating a structure designed to include all the elements and characteristics common to the various blocks envisaged, and which allows their final differentiation by resorting to only a minimum number of operations and stri nelies.
  • tegration of de d icities and characteristics in the same structure also makes it possible to increase compactness of the blocks in that the multifunction aspect is automatically integrated into the design of common platforms.
  • the common structure of the invention comprising (n + 1) input connection devices connected to the differential stage and (n + 1) output connection devices, each circuit breaker having its own tripping mechanism magnétothermique, namely a mechanical trigger lock associated with a magnetic actuator and a thermal actuator, connecting members being provided for connecting the mechanical trigger of the differential stage and the locks of the circuit breakers, each connecting member connecting the trigger and at least one lock of an adjacent circuit breaker, ie the locks of two adjacent circuit-breakers, characterized in that it can be converted into three different protection blocks:
  • the connecting elements between the mechanical trigger of the differential stage and the locks of the circuit breakers being connected in order to cause the simultaneous tripping of the n circuit breakers when tripping a circuit breaker or the trip unit the differential stage;
  • n-phase and neutral protection block whose tripping mechanisms operate independently on each phase, the connecting members being provided solely for transmitting to the locks of the circuit breakers the triggering of the mechanical trigger of the differential stage;
  • phase-neutral protection block a common polarity setting element for the inputs of the n circuit breakers at the potential of the single phase being added to the n-phase and neutral protection block at the output of the differential stage or at the differential circuit-breaker at n phases and neutral.
  • the trigger can be simultaneous for all products regardless of the origin of the trigger.
  • simultaneous tripping can occur only when the failover of the circuit breaker locks is controlled by the movement of the trigger of the differential stage, regardless of the positions of the locks of the circuit breakers.
  • the mechanical trigger of the differential stage is relay, and it is therefore the movement of the relay pallet which actuates the locks of the circuit breakers via an appropriate mechanical connection.
  • an additional component is preferably provided for securing the handles of the circuit breakers.
  • connection member of the n-phase and neutral protection block is a lever or a cam, one of whose ends or surface is displaced, when the mechanical trigger of the differential stage is triggered, along a path allowing it to come into contact with the lock of each circuit breaker in order to unlock it, each lever or cam having means for securing it to at least one identical lever or cam adjacent to it, and connecting means for securing to mechanical trigger of the differential stage allowing the latter to pass a movement when it triggers.
  • This lever or this cam are separate from the release or the locks themselves, and comprise a mechanical connection only with the relay relay of the differential stage and / or a lever or a homologous cam, or with two levers or two identical cams of circuit breakers contiguous on both sides.
  • the lever or the cam is located at a location that makes it or the product from the common structure insensitive to the position of the locks of the circuit breakers or on the contrary depends on the movement of a lock (in the case of the GFCI).
  • Each lever or moving cam therefore comprises securing means to at least one lever or at least one identical cam of an adjacent circuit breaker and means of the ground / ground idarization to the mechanical trigger of the differential stage which are preferably identical. To ensure the simultaneity of the disjunctions during the tripping of the differential stage, it is necessary that these means ensure the connection between all the levers or cams and said relay.
  • said levers are rotatable, articulated at one of their ends in the vicinity of the control lever of the circuit breaker, the other end having a contact zone with the lock of the circuit breaker.
  • n 3 and the supply of blocks is in three-phase and neutral.
  • each product comprises a differential stage (1) located upstream of a row of circuit breakers (2), whose particular function is to cut the downstream circuits by opening the contacts of the circuit breakers via a circuit breaker.
  • classical toroidal pattern and trigger relay is generally located at one of the lateral ends of the block, and a number of circuit breakers (2) are arranged in the direction of the other end of said block.
  • n 3 and the circuit breakers (2) are therefore three in number.
  • the functions provided are integrated in a one-piece assembly consisting of a single housing (3).
  • This housing (3) incorporates a differential protection assembly (1) consisting of a measurement toroid connected to a relay, which is capable, via a mechanical link, of triggering the locks of the associated circuit breakers (2) if a differential fault occurs.
  • the mechanical connecting member (4) does not prevent the individualized management of the circuit breakers (2). It thus ensures the simultaneous release of the locks of the circuit breakers (2) when the differential stage (1) triggers, but a circuit breaker (2) whose lock toggles has no effect on the adjacent circuit breakers (2). This is not the case for the product (B), for which the connecting member is replaced, relative to that of the product (A), by a member (5) providing a mechanical connection causing the triggering of the entire protection block lines (B) regardless of the line on which the problem causing the trip occurs.
  • the modification of the connecting member is the only adaptation to be made on the platform or common structure to pass from the product (A), in this case a three-phase protection block-neutral product (B) which represents a three-phase differential circuit breaker and conventional neutral.
  • the passage to the product (C) is carried out no less simply from the product (A) or (B), simply by adding a member (7) for setting in common polarity of the inputs of the n breakers to the potential of the single phase at the output of the differential stage.
  • the link member (6) is then either the mechanical connection member (4) of the n-phase and neutral protection block, or the mechanical connection member (5) of the n-phase and neutral differential circuit breaker.
  • the common structure can be rapidly, and with at least one very simple change, transformed into one of the three products (A, B, C) described above. .
  • the economic advantage of the invention is real and interesting.

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Abstract

Structure commune pour la réalisation de blocs de protection à n phases et neutre, composée d'un étage différentiel (1) muni d'un déclencheur mécanique pour l'ouverture du neutre et de n disjoncteurs (2) protégeant des circuits distincts pour chaque phase et connectés en aval de l'étage différentiel (1), ladite structure comportant (n+1) dispositifs de raccordement d'entrée reliés à l'étage différentiel et (n+1) dispositifs de raccordement de sortie, chaque disjoncteur (2) comportant son propre mécanisme de déclenchement magnétothermique, à savoir une serrure mécanique de déclenchement associée à un actionneur magnétique et à un actionneur thermique, des organes de liaison (4, 5, 6) étant prévus pour relier le déclencheur mécanique de l'étage différentiel (1) et les serrures des disjoncteurs (2), chaque organe de liaison (4, 5, 6) reliant soit le déclencheur et au moins une serrure d'un disjoncteur (2) adjacent, soit les serrures de deux disjoncteurs (2) adjacents. Cette structure est transformable en trois blocs de protection différents.

Description

Structure commune pour la réalisation de blocs de protection à n phases et neutre
La présente invention a trait à une structure commune pour la réalisation de blocs de protection à n phases et neutre, composée d'un étage différentiel muni d'un déclencheur mécanique pour l'ouverture du neutre et de n disjoncteurs protégeant des circuits distincts pour chaque phase. L'idée qui est à la base de l'invention est de regrouper d'une part des fonctions électriques différentes dans un ensemble monobloc compact, et d'autre part de constituer une plate-forme industrielle commune pour différents produits similaires, principalement en vue de réduire les coûts à la fabrication.
Dans tous ces produits, l'association d'un étage différentiel et de plusieurs disjoncteurs résulte naturellement de ce que, dans nombre de cas, dans un coffret de d istribution électrique, ces produits sont placés côte à côte sur un rail et raccordés entre eux soit par l'intermédiaire de barres de pontage, soit par câblage individualisé. Les cultures de câblage d ifférentes d'un pays à l'autre dans le bâtiment (en monophasé ou en triphasé selon le cas), impliquant par exemple selon les pays l'existence d'un précâblage à trois ou cinq fils, nécessitent ensuite la fabrication d'appareils d istincts réalisant pourtant les mêmes fonctions différentielle et de disjonction.
La volonté ou la nécessité de rendre indépendant ou au contraire de faire déclencher simultanément les différents disjoncteurs associés dans un même bloc, à nombre de phases égal, conduisent par ailleurs à d'autres variations possibles du bloc exerçant les mêmes fonctions.
La base multifonctionnelle identique à toutes ces variantes a conduit, dans le cadre de cette invention, à développer ce qu'on a qualifié de plate-forme commune en vue de simplifier la phase d'industrialisation en créant une structure conçue pour comporter tous les éléments et caractéristiques communs aux différents blocs envisagés, et qui permet leur différentiation finale en ne recourant qu'à un nombre mi n i mal d 'opératio n s i nd u stri el l es . L ' i n tég rati on d esd its é l é m e n ts et caractéristiques dans une même structure permet en outre d'augmenter la compacité des blocs dans la mesure où l'aspect multifonction est intégré d'office dans la conception des plates-formes communes.
A cet effet, la structure commune de l'invention, comportant (n+1 ) dispositifs de raccordement d'entrée reliés à l'étage différentiel et (n+1 ) dispositifs de raccordement de sortie, chaque disjoncteur comportant son propre mécanisme de déclenchement magnétothermique, à savoir une serrure mécanique de déclenchement associée à un actionneur magnétique et à un actionneur thermique, des organes de liaison étant prévus pour relier le déclencheur mécanique de l'étage différentiel et les serrures des disjoncteurs, chaque organe de liaison reliant soit le déclencheur et au moins une serrure d'un disjoncteur adjacent, soit les serrures de deux d isjoncteurs adjacents, caractérisée en ce qu'elle est transformable en trois blocs de protection différents :
- un disjoncteur différentiel à n phases et neutre, les organes de liaison entre le déclencheur mécanique de l'étage différentiel et les serrures des disjoncteurs étant reliés en vue de provoquer le déclenchement simultané des n disjoncteurs lors du déclenchement d'un disjoncteur ou du déclencheur de l'étage différentiel ;
- un bloc de protection à n phases et neutre dont les mécanismes de déclenchement fonctionnent indépendamment sur chaque phase, les organes de liaison étant prévus uniquement pour répercuter aux serru res des disjoncteurs le déclenchement du déclencheur mécanique de l'étage différentiel ; et
- un bloc de protection phase-neutre, un organe de mise en polarité commune des entrées des n disjoncteurs au potentiel de l'unique phase étant ajouté au bloc de protection à n phases et neutre en sortie de l'étage différentiel ou au disjoncteur différentiel à n phases et neutre.
Selon le produit, et en général par changement ou ajout d'un unique type de composant, le déclenchement peut être simultané pour tous les produits quelque soit l'origine du déclenchement. Alternativement, le déclenchement simultané peut ne se produire que lorsque le basculement des serrures des disjoncteurs est commandé par le mouvement du déclencheur de l'étage différentiel, quelles que soient par ailleurs les positions des serrures des disjoncteurs.
Il y a en somme, selon le type d'organes de liaison mécaniques, distinction entre deux modes de déclenchement.
En général, dans ce type de produit, le déclencheur mécanique de l'étage différentiel est à relais, et c'est donc le déplacement de la palette du relais qui actionne les serrures des disjoncteurs via une liaison mécanique appropriée.
Dans le disjoncteur différentiel à n phases et neutre, un composant additionnel est de préférence prévu pour solidariser les manettes des disjoncteurs.
Plus précisément, l'organe de liaison du bloc de protection à n phases et neutre est un levier ou une came, dont l'une des extrémités ou surface est déplacée, lors du déclenchement du déclencheur mécanique de l'étage différentiel, selon un trajet lui permettant d'entrer en contact avec la serrure de chaque disjoncteur en vue de la déverrouiller, chaque levier ou came comportant des moyens de solidarisation à au moins un levier ou came identique adjacent(e), et d es moyens de liaison/solidarisation au déclencheur mécanique de l'étage différentiel permettant à ce dernier de lui répercuter un mouvement lorsqu'il déclenche.
Ce levier ou cette came sont distincts du déclencheur ou des serrures proprement dites, et ne comportent une liaison mécanique qu'avec le relais de déclenchement de l'étage différentiel et/ou un levier ou une came homologue, ou encore avec deux leviers ou deux cames identiques de disjoncteurs accolés de part et d'autre. En d'autres termes, le levier ou la came est localisé(e) à un emplacement qui le ou la rend selon le produit issu de la structure commune insensible à la position des serrures des disjoncteurs ou au contraire tributaire du mouvement d'une serrure (dans le cas du disjoncteur différentiel).
Chaque levier ou came mobile comporte dès lors des moyens de solidarisation à au moins un levier ou à au moins une came identique d'un disjoncteur adjacent et des moyens de l iaison/sol idarisation au déclencheur mécanique de l'étage différentiel qui sont de préférence identiques. Pour assurer la simultanéité des disjonctions lors du déclenchement de l'étage différentiel, il est nécessaire que ces moyens assurent la solidarisation entre la totalité des leviers ou cames et ledit relais.
Selon une possibilité, lesdits leviers sont mobiles à rotation, articulés à l'une de leurs extrémités au voisinage de la manette de commande du disjoncteur, l'autre extrémité comportant une zone de contact avec la serrure du disjoncteur.
Selon une possibilité fréquemment mise en œuvre dans la réalité, notamment dans les installations domestiques, n =3 et l 'al imentation des blocs se fait en triphasé et neutre.
L'invention va à présent être décrite plus en détails, en référence à la figure an nexée , représenta nt des schémas d es trois appareils qui peuvent être industrialisés sur la base de la même structure.
En référence à cette figure, très schématique, chaque produit comporte un étage différentiel (1 ) implanté en amont d'une rangée de disjoncteurs (2), ayant notamment pour fonction de couper les circuits en aval par ouverture des contacts des d isjoncteurs via un schéma classique à tore et relais déclencheur. L'étage différentiel (1 ) est en général situé à l'une des extrémités latérale du bloc, et un certain nombre de d isjoncteurs (2) sont rangées dans la d irection de l 'autre extrémité dudit bloc. Dans l'hypothèse représentée pour les trois produits (A, B, C) bénéficiant de la structure commune selon l'invention, n=3 et les disjoncteurs (2) sont donc au nombre de trois.
Selon l'invention, les fonctions assurées sont intégrées dans un ensemble monobloc constitué d'un unique boîtier (3). Ce boîtier (3) intègre un ensemble de protection différentielle (1 ) composé d'un tore de mesure relié à un relais, capable par l'intermédiaire d'une lia ison mécan iq ue de déclencher les serrures des disjoncteurs (2) associés si un défaut différentiel survient.
Selon l'invention, dans le produit (A) l'organe de liaison mécanique (4) n'empêche pas la gestion individualisée des disjoncteurs (2). Elle assure donc le déclenchement simultané des serrures des disjoncteurs (2) lorsque l'étage différentiel (1 ) déclenche, mais un disjoncteur (2) dont la serrure bascule est sans effet sur les disjoncteurs (2) adjacents. Cela n'est pas le cas pour le produit (B), pour lequel l'organe de liaison est remplacé, par rapport à celui du produit (A), par un organe (5) assurant une liaison mécanique entraînant le déclenchement de la totalité des lignes du bloc de protection (B) quelle que soit la ligne sur laquelle le problème à l'origine du déclenchement survient. La modification de l'organe de liaison est la seule adaptation à faire sur la plate-forme ou structure commune pour passer du produit (A), en l'espèce un bloc de protection triphasé-neutre, au produit (B) qui représente un disjoncteur différentiel à trois phases et neutre classique.
Le passage au produit (C) s'effectue non moins simplement à partir du produit (A) ou (B), en ajoutant simplement un organe (7) de mise en polarité commune des entrées des n disjoncteurs au potentiel de l'unique phase en sortie de l'étage différentiel. L'organe de liaison (6) est alors soit l'organe de liaison mécanique (4) du bloc de protection à n phases et neutre, soit l'organe de liaison mécanique (5) du disjoncteur différentiel à n phases et neutre.
Aucune autre transformation n'est nécessaire, en particulier pour ce qui concerne les dispositifs de connexion d'entrée non utilisés, qui peuvent le cas échéant être conservés. Il est également possible de ne pas équiper, dans le boîtier du bloc en cours de montage, les emplacements réservés à ces dispositifs de connexion d'entrée non utilisés.
Grâce au concept particulier développé dans le cadre de l'invention, la structure commune peut être rapidement, et moyennant au moins un changement très simple, transformée en l ' u n des trois prod u its (A, B , C) décrits ci-dessus. L'avantage économique de l'invention s'avère réel et intéressant.
Bien entendu, l'exemple illustré ci-dessus ne peut pas être considéré comme limitatif de l'invention : d es a lternatives de forme et de configuration peuvent également être utilisées pour la réalisation de la structure commune servant de plate forme industrielle commune à la fabrication.

Claims

REVENDICATIONS Structure commune pour la réalisation de blocs de protection à n phases et neutre, composée d'un étage différentiel (1 ) muni d'un déclencheur mécanique pour l'ouverture du neutre et de n disjoncteurs (2) protégeant des circuits distincts pour chaque phase et connectés en aval de l'étage différentiel (1 ), ladite structure comportant des dispositifs de raccordement d'entrée reliés à l'étage différentiel et (n+1 ) dispositifs de raccordement de sortie, chaque disjoncteur (2) comportant son propre mécanisme de déclenchement magnétothermique, à savoir une serrure mécanique de déclenchement associée à un actionneur magnétique et à un actionneur thermique, des organes de liaison (4, 5, 6) étant prévus pour relier le déclencheur mécanique de l'étage différentiel (1 ) et les serrures des disjoncteurs (2), chaque organe de liaison (4, 5, 6) reliant soit le déclencheur et au moins une serrure d'un disjoncteur (2) adjacent, soit les serrures de deux disjoncteurs (2) adjacents, caractérisée en ce qu'elle est transformable en trois blocs de protection (A, B, C) différents :
- un disjoncteur différentiel (B) à n phases et neutre, les organes de liaison (5) entre le déclencheur mécanique de l'étage différentiel (1 ) et les serrures des disjoncteurs (2) étant reliés en vue de provoquer le déclenchement simultané des n disjoncteurs (2) lors du déclenchement d'un disjoncteur (2) ou du déclencheur de l'étage différentiel (1 ) ;
- un bloc de protection à n phases et neutre (A) dont les mécanismes de déclenchement fonctionnent indépendamment sur chaque phase, les organes de liaison (4) étant prévus uniquement pour répercuter aux serrures des disjoncteurs (2) le déclenchement du déclencheur mécanique de l'étage différentiel (1 ) ; et
- un bloc de protection phase-neutre (C), un organe de mise en polarité commune (7) des entrées des n disjoncteurs (2) au potentiel de l'unique phase étant ajouté en sortie de l'étage différentiel (1 ) au bloc de protection à n phases et neutre (A) ou au disjoncteur différentiel (B) à n phases et neutre.
2. Structure commune pour la réalisation de blocs de protection selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le déclencheur mécanique de l'étage différentiel (1 ) est à relais.
3. Structure commune pour la réalisation de blocs de protection selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un composant additionnel solidarise les manettes des disjoncteurs (2) du disjoncteur différentiel (B) à n phases et neutre.
4. Structure commune pour la réalisation de blocs de protection selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe de liaison du bloc de protection à n phases et neutre (A) est un levier ou une came dont l'une des extrémités ou surface est déplacée, lors du déclenchement du déclencheur mécanique de l'étage différentiel (1 ), selon un trajet lui permettant d'entrer en contact avec la serrure de chaque disjoncteur (2) en vue de la déverrouiller, chaque levier ou came comportant des moyens de solidarisation à au moins un levier ou came identique d'un disjoncteur (2) adjacent, et des moyens de liaison/solidarisation au déclencheur mécanique de l'étage différentiel (1 ) permettant à ce dernier de lui répercuter un mouvement lorsqu'il déclenche.
5. Structure commune pour la réalisation de blocs de protection selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens de solidarisation à au moins un levier ou à au moins une came identique d'un disjoncteur (2) adjacent et les moyens de liaison/solidarisation au déclencheur mécanique de l'étage différentiel (1 ) sont identiques.
6. Structure commune pour la réalisation de blocs de protection selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits leviers sont mobiles à rotation, articulés à l'une de leurs extrémités au voisinage d e l a m a n ette d e co mmande du disjoncteur (2), l'autre extrémité comportant une zone de contact avec la serrure du disjoncteur (2).
7. Structure commune pour la réalisation de blocs de protection selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que n=3, et l'alimentation (A, B) des blocs se fait en triphasé et neutre.
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