CA1183186A - Appareil interrupteur electro-magnetique ayant differentes configurations d'interrupteur a ouverture ou a fermeture - Google Patents
Appareil interrupteur electro-magnetique ayant differentes configurations d'interrupteur a ouverture ou a fermetureInfo
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Abstract
DE DIVULGATION L'appareil interrupteur comprend un électro-aimant et un portecontacts associé à l'armature de l'électro-aimant. Ce porte contacts forme une pluralité de paires juxtaposées de logements superposés qui contiennent chacun un pont réversible de contacts mobiles, qu'un ressort de pression applique sur une traverse séparant deux logements d'une paire. Ces contacts mobiles des ponts coopèrent chacun avec une paire réversible de contacts fixes disposés dans le boîtier de l'interrupteur. Le dispositif décrit se caractérise en ce que les paires de logements superposés sont au nombre de quatre, les logements supérieurs ayant des surfaces d'application pour un pont de contacts plat d'interrupteur à fermeture et les logements inférieurs ayant des surfaces d'appui pour un pont de contact plat d'interrupteur à ouverture. De préférence, les quatre logements supérieurs et l'un des logements inférieurs ont la même hauteur, tandis que les trois autres logements inférieurs ont une hauteur plus grande. Cet agencement permet, en utilisant un seul électro-aimant et des organes de contacts et ressorts de pression identiques, de réaliser les différentes configurations possibles d'interrupteurs à ouverture ou à fermeture que l'on rencontre dans les circuits de puissance ou de signalisation.
Description
L'invention se rapporte à un appareil interrupteur à com-mande électro-magnétique ayant dans un boitier un électro-aimant apte à déplacer unè armature soumise a l'efort d'un ressort de rappel développant une force initiale, un porte-contact.s associé à l'armature et présen-tant côte à côte une p].uralité de pai.res de logements comprenant chacune un logement inférieur proche de l'arma-ture et un logement supérieur placé au-dessus, une pluralité
de contacts mobiles en pont reversibles places dans des 10 logements et recevant chacun l'action d'un ressort de pres-sion qui les applique avec une contrainte initiale sur une traverse séparant deux logements d'une paire, ces contacts en pont étant aptes à coopérer chacun avec une paire de contacts fixes reversibl.es disposés dans le boitier, de façon à former l'une de plusieurs configurations possibles d'interrupteurs à ouverture ou à fermeture placés dans des circuits de puissance ou de signalisation.
De tels appareils sont largement utilisés dans les instal-20 lations industrielles où l'on demande à un même type d'appa-reil, c'est-à-dire à un appareil ayant toujours les memes dimensions extérieures, les mêmes dispositions de bornes de raccordement et les mêmes électro-aimantsl de pouvoir effec-tuer soit uniquement l'alimentation de circuits de puis-sance, soit l'alimentation de circuits de puissance et le contrôle de circuits de signalisation, de relayage ou de traitement, soit encore uniquement l'alimentation de cir-cuits de signalisation, de relayage ou de traitement.
3~
Le problème qui se présente dans ce cas résulte de la diffi-culté que retlcontre un même électro-aimant pour attirer une armature et fermer un porte-contacts qui présente un effort résistant très variable selon les combinaisons de contacts dont il est équipé. En effet, les pressions de contact qui sont nécessaires à la fermeture des circuits de puissance doivent être importantes alors que les pression~ de contact nécessaires à l'établissement de circuits de si~nalisation ou de relayage peuvent être moins élevées ; par ailleurs, 10 des interrupteurs à ouverture, qu'ils soient de puissance ou de relayage exercent des efforts qui facilitent l'attraction de l'armature, et qui dépendent donc du nombre de ces inter-rupteurs.
Ces problèmes deviennent plus aigus lorsque l'on souhaite n'utiliser qu'un seul et même électro-aimant ayant des dimensions réduites, car dans ce cas~ la puissance de cet électro aimant est calculée au plus juste et la distance qui sépare au repos l'armature de la culasse peut être affectee 20 de façon relativement plus importante par les tolérances de fabrication auxquelles s'ajoutent les tolérances de la tension d'alimentation de la bobine de l'électro-aimant, ainsi que les variations de résistances que cette derniere peut présenter a chaud.
La solution de ces problèmes devient encore plus délicate lorsque dans un même modèle dlappareil, on doit pour répon-dre aux normes européennes disposer les bornes des inter-3~
rupteurs à ouverture soit entre les bornes des interrupteursà ~ermeture si ces interrupteurs à ouverture sont au nornbre de deux et concernent des appareils destinés au relayaye, soit disposer ces bornes d'interrupteur de relayage à ouver~
ture ou fermeture à côté des bornes des interrupteurs à fer-meture lorsque ces derniers co:ncernent des appareils desti-nés à la puissance, soi~ dispo~er ces bornes d'interrupteur de relayage à ouverture entre cleux interrupteurs de relayage à fermeture et dans une position ~ui ne soit pas voisine de 10 la position de l'interrupteur de relayage à ouverture dé-finie immédiatement ci-dessus.
Enfin, lorsque deux appareils interrupteurs identiques doivent ou peuvent etre électriquement associés pour former un système interrupteur/inverseur à verrouillage électrique ~par exemple pour un ~ircuit connu d'inversion de sens pour moteur où l'on utilise deux appareils ayant chacun trois interrupteurs de puissance à fermeture et un interrupteur de relayage à ouverture), il est indispensable de prendre des 20 mesures pour qu'aucun courant ne circule plus dans le cir-cuit de l'interrupteur de relayage d'un premier appareil, avant que soit fermé l'interrupteur de relayage de llautre appareil.
Cette précaution qui nécessite que l'appareil dont l'électro-aimant n'est pas excité, ne puisse fermer ses int~rrupteurs de puissance avant que les interrupteurs de puissance de l'autre appareil soient ouverts, implique que le temps d'attractiorl de l'armature d'un appareil ne soit pas trop court devant le temps de retour de llarmature de l'autre appare;.l ; il est donc indlspensable que le bilan net des efforts moteurs et résistants qui est communiqué à
l'équipage mobile de l'appareil soit juste nécessaire à
l'attraction progressive de cet équipage.
Dans les appareils connus, dont la constitution générale répond à celle qui est mentionnee ci~dessus, les solutions 10 choisies s'appuient soit sur l'utilisation d'un électro-aimant relativement puissant, soit sur une forme, un nombre ou une disposition particuliers des contacts fixes et/ou mobiles, soit encore sur une modification des forces des ressorts de pression de contact.
Ces solutions sont techniquement couteuses, puisqu'elles se traduisent soit par une augmentation de la consommation et du cuivre, soit par la nécessité de fournir une très grande variéte de contacts fixes, de contacts mobiles et même dans 20 certains cas~ de ressorts de pression de contact, ce qui au montage présente de dangereux risques de confusion.
Toutes ces mesures sont difficiles a mettre en oeuvre lors-que la disposition des bornes doit, de surcrolt, suivre les normes correspondantes.
L'invention se propose par suite de fournir un appareil dont la constitut:ion générale correspond à celle de l'art antérieur, mais dans lequel des mesures seront prises d'une part pour que les dimensions de l'électro-aimant soient aussi faibles que possible, d'autre part, pour que le nombre de pièces detachées nécessaires à la constitution d'appareils ayant des combinaisons de contact très différentes, soit réduit au strict minimum, cet appareil présentant d'une part une disposition des bornes de raccordement qui réponde aux prescriptions des normes européennes et, d'autre part Ull temps d'inversion qui soit 10 compatible avec une utilisatiorl en interrupteur/inverseur.
Selon l'invention, le résultat visé est atteint grâce au fait que le porte-contacts comporte quatre paires de loge-ments superposés :
- les logements supérieurs ayant des surfaces d'application pour un pont de contact plat d'interrupteur à ferme~ure, qui sont placées`dans un premier plan perpendiculaire à l'axe de déplacement du porte-contact, et des surfaces d'appui pour 20 un ressort de pression, qui sont placées dans un deuxième plan parallèle au premier plan, - les logements inférieurs ayant des surfaces d'appui pour un pont de contact plat d'interrupteur à ouverture qui sont placées dans un troisième plan parallèle au deuxième plan;
- et trois logements inférieurs voisins ayant des surfaces d'application placées dans un quatrième plan parallèle au ~ 3~
troislème plan, tandis qu'-ln quatrième plan inférieur pos-sede un plan d'application placé dans un cinquième plan qui est parallèle au troisième plan et, est plus proche de celui-ci que ne l'est le quatrième plan, - tous les ponts de contacts plats d'interrupteurs étant identiques et coopérant à l'aide de ressorts de pression identiques avec des contacts fixes plats identiques et placés dans un sixieme plan parallèle aux autres plans, - l'un de deux ressorts de rappel particuliers dont le pre-10 mier développe une force cle rappel initiale supérieure à
celle que développe le second ressort étant associé à l'ar-mature selon que la configuration de l'appareil comprend soit deux interrupteurs à fermeture et deux interrupteurs à
ouverture, soit un ou aucun interrupteur à ouverture et trois ou quatre interrupteurs à fermeture.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip-tion ci-dessous à laquelle sont annexées neuf figures parmi lesquelles :
~
la figure 1 represente une vue en coupe schématique dlun appareil interrupteur selon l'invention ;
la figure 2 montre une vue de coté du porte-contacts de la figure 1, coupé par un plan YY' et équipe soit d'un interrupteur à fermeture, soit d'un inter-rupteur à ouverture ;
~3~
les f.igures 3a et 3b illustrent une vue de côté
partielle supérieure de l'appareil de la figure 1, coupé partiellement par le plan YY' où se trouvenk respectivement repré~erltés les contacts fixes d'interrupteurs à ~ermeture ou à ouverture ;
la figure 4 illustre une vue de dessus du boltier d'un appareil tétrapolclire, montrant la disposition des bornes appartenant aux interrupteurs et à la bob.ine de l'électro-aimant ;
la figure 5 représente un tableau où sont mention-nées les différentes configurations et dispositions d'interrupteurs de puissance et/ou de relayage que llon peut r~ncontrer dans un appareil tétrapolaire normalisé en Europe ;
les figures 6 et 7 montrent llallure des efforts moteurs et des efforts résistants que l'on observe dans différentes configurations d'appareils ;
la figure 8 illustre un schéma d'interconnexion de deux appareils ayant une conEiguration appropriée à
l'inversion du sens de rotation d'un moteur tri-phasé ; et la figure 9 représente un diagramme de fonction-nement de deux contacteurs montés en inverseurs de phases selon la figure 8.
3~
Un appareil interrupteur à actionnement électro-magnétique, ou contacte-lr, tel que pré~enté en 1 aux ~igures 1 et 2~
comprend un boiti.er 2 dans leqùel est disposé un électro-aimant 3, comprenant une culasse fixe 4, une bobine 5, une armature mobile 6~et un ressort de rappel 7 ; ce ressort exerce une force initialé de rappel F q~i maintient l'armature contre une butée 8 du boitier lorsqu'aucun courant ne parcourt la bobine.
10 Un porte-contacts 9 est associé à l'armature et en suit, par consé~uent, les mouvemen~s.
Ce porte-contacts 9 présente une pluralité de paires de logements placées dans les colonnes U, V, W, X dont les lettres serviront d'indices aux repères chifFrés`, et compre-nant chacune un logement supérieur tel que 10~, 10v, ... et un logement inférieur llu, llv, ... qui en est séparé par une traverse 12U, 12VI 12~, 12X. Chaque traverse comporte une surface d'application supérieure 13u, ~ 3X et une 20 surface d'application inférieure 14u, ... 14x.
Un seul logement, supérieur ou inférieur, d'une même paire est occupé, selon l'une des deux orientations possibles a ou b, par un pont de contact mobile plat 15 ou 17 réversible, et un ressort 16 ou 18 qui tend à l'appliquer vers une sur-face d'application placée en regard en s'appuyant sur une surface d'appui supérieure 19 ou respectivement inEérieure 20 (voir figures 2a et 2b) 3~
Deux contacts fixes plats réversibles, tels que 21 et 22 ou ~3 et 24 sont disposés dans des alveoles 25 respectivement 26 du boîtier 2 (voir figures 3a et 3b), et peuvent prendre l'une des deux orientations possibles a ou b de fa~on que leurs pastilles de contact soient dirigées vers les pastilles du pont de contact ~ui lui est associé et soient situées sensiblement dans un même plan P ~. L'orientation des contacts selon les figures 2a et 3a donne des interrup-teurs à fermekure de type Jl~ tandis que l'orientation des 10 contacts selon les figures 2b et 3b donne des interrupteurs à ouverture du type J2.
Chaque interrupteur Jl ou J2 est représente aux figures 3a respectivement 3b en position d'ouverture, ce qui se produit lorsque l'armature 6 n'est pas attirée ou respectivement lorsqu'au contraire l'armature est attirée. Un interrupteur tel que Jl sera appelé un interrupteur travail ~ s'il ferme un cixcuit de puissance et un interrupteur fermé F s'il établit un circuit auxiliaire par exemple de signalisation 20 ou de relayageO
Un interrupteur tel que J2 sera appelé un interrupteur repos R, ou interrupteur ouverture I selon qu'il interrompt un circuit de puissance, ou un circuit auxiliaire.
Dans tous les cas de montage possibles, les ressorts de pression 16 ou 18 utilisés sont identiques et sont en compression initiale entre un pont de contact et une surface 3~
d'appui ; les contacts fixes 21, 22 et 23, ~4 d'une part, et mo~iles 15, 17 d'autre part, sont également identiques.
I'ous les logements supérieurs 10 ont des surfaces d'appli-cation 13 dans un même~plan Pl défini par rapport au porte-contacts 9 et des surfaces d'appui 19 dans un même plan P~O Tous les logements inférieurs 11 ont des surfaces d'appui 20 placées dans un même plan P3, et trois logements voisins llu, llv, llw ont leurs surfaces d'application 14 10 dans un même plan P~, tandis que le quatrième logement infé-rieur 11X possède une surface dlapplication 14X dans un plan P5 qui est plus proche de P3 que ne l'est le plan P4.
Dans un mode de réalisation préféré, les logements supé-rieurs et le logement inférieur llx ont une même hauteur e et les trois logements infér~eurs llu, l]v, llw ont une hauteur m supérieure à e.
Dans une variante de réalisation, les quatre logements supé-20 rieurs peuvent avoir une même hauteur el différente de la hauteur e2 du logement inférieur voisin llx, cette dernière étant malgré tout inférieure à une hauteur ml des trois logements inférieurs lluy 11v, 11w.
Il résulte de ces deux dispositions ~ue le pont de contact 17 de l'interrupteur J2 placé dans la colonne X, reçoit une pression de contact initiale qui est supérieure à celle que reçoit un autre pont de contact d'interrupteur J2 placé dans 3;~
une autre colonne U, V ou W lorsqu'un même ressort de pres-sion 17 est utilisé dans les deux cas. Par contre lorsque tous les interrupteurs J2 seront fermés, les pressions de contact effectivement appliquées aux ponts seront égales.
Chaque interrup~eur Jl U`J2 cle chaque colonne U, V, W, X
possède deux bornes de raccordement telles que ~7 et 28 (voir figure 3a), et l'on peut voir à la figure 4 que les bornes d'interrupteurs son~ rangées côte à côte, deux bornes 29, 30 particulières assurant l'alimentation de la bobine de 10 l'électro-aimant.
Les configurations d'interrupteurs et les dispositions de bornes correspondantes, recomman~ées par les normes euro~
péennes, apparaissent dans le tableau de la figure 5, où la lettre A représente les bornes de la bobine. On constate à
l'examen de ce tableau que lorsqu'un seul interrupteur à
ouverture J2 tde type R ou O) est utilisé/ celui~ci se trouve soit associé à la colonne V, soit à la colonne X, et que lorsque deux interrupteurs à ouverture J2 (de type R ou 20 O) sont utilisés, ceux-ci sont associés aux colonnes V et W.
Cette disposition particulière a été prise en compte dans l'invention en donnant aux interrupteurs à ouverture J~ qui se trouvent dans les colonnes U, V, W, une pression de contact initiale inférieure à celle de l'interrupteur J2 placé dans la colonne X et en associant selon les configu-rations visibles sur ce tableau deux sortes de ressorts de rappel dont l'un de caté~orie I possède une force initiale de rappel Fl supérieure à celle F2 de l'autre ressort de ~3~
rappe]. de categorie II, le ressort de rappel I nlétant uti-lisé que pour les configurations 2T -~ 2R ou 2F + 20.
Les diagrammes d'efforts résistants et d'efforts moteurs ~ces derniers étant toujours délivrés par un même petit électro-aimant), sont i~lu~strés aux figures 6 et 7~
On constate sur le diagramme de la figure 7 ~ue l'évolution des efforts résistants K de la configuration 3T ~ O (clui est celle d'un petit contacteur de puissance tripolaire ayant un 10 contact de relayage à ouverture), se fait avec un échelon de croissance C qui est placé aux environs du premier quart de la course et dont l'arête D est voisine de la cour~e d'attraction G de l'électro-aimant.
L'énergie communiquee à l'équipage mobileJ qui comprend l'armature, le porte-contacts et les contacts mobiles, est donc plus réduite que celle qui lui aurait été communiquée si la hauteur du logement llx avait été identique a celle des autres logements. Il en résulte que pour cette configu 20 ration la vitesse de départ de cet équipage mobile ne dépasse pas une valeur qui serait trop élevée dans le cadre d'une application à un circuit d'inversion, voir figure 8.
Une évolution des efforts résistants qui aurait été néfaste pour un appareil interrupteur destiné à des fonctions d'interrupteur/inverseur, est représentée par la courbe L
qui concerne un appareil ayant une configuration 3F ~ O. Les fonctions de ce dernier, qui sont essentiellement orientées 3~
vers le relayage, ne sont touteEois pas perturbées ici par un déplacement très rapide du porte-contacts.
Il en est de même pour les configurations 4F, 4T, 3T + F qui utilisent également un ressort de rappel de catégorie II et où la vitesse de déplacement n'a pas une importance particu~
lière. Pour les configurations 2T ~ 2R et 2F ~ 20, un ressort de rappel de force initiale supérieure, assure ici une compensation des deux pressions de contact initiales 10 d'interrupteurs ~2~ ce qui consomme donc une proportion importante de l'énergie de l'électro~aimant.
On a représenté pour mémoire à la figure 8, un circuit utilisé pour effectuer avec deux appareils interrupteurs 32 t 34, de configuration 3T -~ O également illustrée à la figure 4, un interrupteur/inverseur 33 ayant un verrouil-lage électrique et destiné au changement du sens de rotation d'un moteur M.
20 On peut apprécier l'importance que revêtent le temps de montée et le temps de descente de deux relais ou contacteurs dlun même type lorsque ceux-ci sont électriquement montés en interrupteur inverseur selon le circuit de la figure 8, en se reportant aux diagrammes de fonctionnement représentés à
la figure 9 où le temps est porté en abcisse et ~es déplace-ments ou les courses des porte-contacts sont porté en ordon-née.
Le contacteur 34 étant excité et le contacteur 32 étant désexcité un ordre d'inversion est donné au moment to par l'inverseur I. ~u moment tl et au point a de la course de descente du porte-contacts correspondant représentée sur la courbe descendante de gauche, les interrupteurs de pui.ssance Jl 3~ slouvrent, tandis que l'.interrupteur de re.layage J2 3~
se ferme au point b et au momen~ t2a Dès cet instant t2 la bobine du relais 32 est excitée et le porte~contacts du contacteur 32 effectue une mont:ée représentée sur la courbe 10 montante de droite. Au point c et au moment t3 llinterrup~
teur de relayage J2 32 s'ouvre, ce qui empêche une nouvelle excitation du contacteur 34, tandis que les interrupteurs de puissance Jl 32 se ferment au po.int d et au moment t4.
Comme le cas se présente lors de l'ouverture d'un circuit inductif des arcs apparaissent entre les contacts des inter-rupteurs de puissance dès l'ouverture de Jl 34 et disparals sent au moment t5.
20 Si t5 est antérieur à t4 comme représenté sur cette figure le fonctionnement est correct car aucun courant ne passe plus par le contacteur 34 lorsque des courants de sens inverse circulent dans 32. Si par contre le contacteur 32 monte trop vite comme représenté sur la courbe en poin-tillés, on voit que le point de course d' s'effectuera à
llinstant t'4 qui est antérieur à l'instant t5 ; lorsque ce pbénomène se produit les lignes U~ ~, W sont mises en ~ 14 -~3~
court-circuit par les arcs ce qui entraîne les dangers et les détériorations que l'on connait.
Dans ces diagrammes qui ont été simplifiés pour plus de clarté, il n'a pas été tenu compte des temps de démagnéti sation et de magnétisation des électro-aimants des deux contacteurs.
Le contacteur selon l'invention est en mesure de répondre 10 simultanément, d'une part, aux prescriptions des normes relativement à la disposition des bornes d'interrupteurs et, cllautre part, aux exigences d'une fabrication rationnelle à
un coût technique réduit, et présente des caractéristiques de temps de montée et de descente telles que son aSSOGiatiOn avec un contacteur identique dans un montage inverseur peut être effectée en toute sécurité.
de contacts mobiles en pont reversibles places dans des 10 logements et recevant chacun l'action d'un ressort de pres-sion qui les applique avec une contrainte initiale sur une traverse séparant deux logements d'une paire, ces contacts en pont étant aptes à coopérer chacun avec une paire de contacts fixes reversibl.es disposés dans le boitier, de façon à former l'une de plusieurs configurations possibles d'interrupteurs à ouverture ou à fermeture placés dans des circuits de puissance ou de signalisation.
De tels appareils sont largement utilisés dans les instal-20 lations industrielles où l'on demande à un même type d'appa-reil, c'est-à-dire à un appareil ayant toujours les memes dimensions extérieures, les mêmes dispositions de bornes de raccordement et les mêmes électro-aimantsl de pouvoir effec-tuer soit uniquement l'alimentation de circuits de puis-sance, soit l'alimentation de circuits de puissance et le contrôle de circuits de signalisation, de relayage ou de traitement, soit encore uniquement l'alimentation de cir-cuits de signalisation, de relayage ou de traitement.
3~
Le problème qui se présente dans ce cas résulte de la diffi-culté que retlcontre un même électro-aimant pour attirer une armature et fermer un porte-contacts qui présente un effort résistant très variable selon les combinaisons de contacts dont il est équipé. En effet, les pressions de contact qui sont nécessaires à la fermeture des circuits de puissance doivent être importantes alors que les pression~ de contact nécessaires à l'établissement de circuits de si~nalisation ou de relayage peuvent être moins élevées ; par ailleurs, 10 des interrupteurs à ouverture, qu'ils soient de puissance ou de relayage exercent des efforts qui facilitent l'attraction de l'armature, et qui dépendent donc du nombre de ces inter-rupteurs.
Ces problèmes deviennent plus aigus lorsque l'on souhaite n'utiliser qu'un seul et même électro-aimant ayant des dimensions réduites, car dans ce cas~ la puissance de cet électro aimant est calculée au plus juste et la distance qui sépare au repos l'armature de la culasse peut être affectee 20 de façon relativement plus importante par les tolérances de fabrication auxquelles s'ajoutent les tolérances de la tension d'alimentation de la bobine de l'électro-aimant, ainsi que les variations de résistances que cette derniere peut présenter a chaud.
La solution de ces problèmes devient encore plus délicate lorsque dans un même modèle dlappareil, on doit pour répon-dre aux normes européennes disposer les bornes des inter-3~
rupteurs à ouverture soit entre les bornes des interrupteursà ~ermeture si ces interrupteurs à ouverture sont au nornbre de deux et concernent des appareils destinés au relayaye, soit disposer ces bornes d'interrupteur de relayage à ouver~
ture ou fermeture à côté des bornes des interrupteurs à fer-meture lorsque ces derniers co:ncernent des appareils desti-nés à la puissance, soi~ dispo~er ces bornes d'interrupteur de relayage à ouverture entre cleux interrupteurs de relayage à fermeture et dans une position ~ui ne soit pas voisine de 10 la position de l'interrupteur de relayage à ouverture dé-finie immédiatement ci-dessus.
Enfin, lorsque deux appareils interrupteurs identiques doivent ou peuvent etre électriquement associés pour former un système interrupteur/inverseur à verrouillage électrique ~par exemple pour un ~ircuit connu d'inversion de sens pour moteur où l'on utilise deux appareils ayant chacun trois interrupteurs de puissance à fermeture et un interrupteur de relayage à ouverture), il est indispensable de prendre des 20 mesures pour qu'aucun courant ne circule plus dans le cir-cuit de l'interrupteur de relayage d'un premier appareil, avant que soit fermé l'interrupteur de relayage de llautre appareil.
Cette précaution qui nécessite que l'appareil dont l'électro-aimant n'est pas excité, ne puisse fermer ses int~rrupteurs de puissance avant que les interrupteurs de puissance de l'autre appareil soient ouverts, implique que le temps d'attractiorl de l'armature d'un appareil ne soit pas trop court devant le temps de retour de llarmature de l'autre appare;.l ; il est donc indlspensable que le bilan net des efforts moteurs et résistants qui est communiqué à
l'équipage mobile de l'appareil soit juste nécessaire à
l'attraction progressive de cet équipage.
Dans les appareils connus, dont la constitution générale répond à celle qui est mentionnee ci~dessus, les solutions 10 choisies s'appuient soit sur l'utilisation d'un électro-aimant relativement puissant, soit sur une forme, un nombre ou une disposition particuliers des contacts fixes et/ou mobiles, soit encore sur une modification des forces des ressorts de pression de contact.
Ces solutions sont techniquement couteuses, puisqu'elles se traduisent soit par une augmentation de la consommation et du cuivre, soit par la nécessité de fournir une très grande variéte de contacts fixes, de contacts mobiles et même dans 20 certains cas~ de ressorts de pression de contact, ce qui au montage présente de dangereux risques de confusion.
Toutes ces mesures sont difficiles a mettre en oeuvre lors-que la disposition des bornes doit, de surcrolt, suivre les normes correspondantes.
L'invention se propose par suite de fournir un appareil dont la constitut:ion générale correspond à celle de l'art antérieur, mais dans lequel des mesures seront prises d'une part pour que les dimensions de l'électro-aimant soient aussi faibles que possible, d'autre part, pour que le nombre de pièces detachées nécessaires à la constitution d'appareils ayant des combinaisons de contact très différentes, soit réduit au strict minimum, cet appareil présentant d'une part une disposition des bornes de raccordement qui réponde aux prescriptions des normes européennes et, d'autre part Ull temps d'inversion qui soit 10 compatible avec une utilisatiorl en interrupteur/inverseur.
Selon l'invention, le résultat visé est atteint grâce au fait que le porte-contacts comporte quatre paires de loge-ments superposés :
- les logements supérieurs ayant des surfaces d'application pour un pont de contact plat d'interrupteur à ferme~ure, qui sont placées`dans un premier plan perpendiculaire à l'axe de déplacement du porte-contact, et des surfaces d'appui pour 20 un ressort de pression, qui sont placées dans un deuxième plan parallèle au premier plan, - les logements inférieurs ayant des surfaces d'appui pour un pont de contact plat d'interrupteur à ouverture qui sont placées dans un troisième plan parallèle au deuxième plan;
- et trois logements inférieurs voisins ayant des surfaces d'application placées dans un quatrième plan parallèle au ~ 3~
troislème plan, tandis qu'-ln quatrième plan inférieur pos-sede un plan d'application placé dans un cinquième plan qui est parallèle au troisième plan et, est plus proche de celui-ci que ne l'est le quatrième plan, - tous les ponts de contacts plats d'interrupteurs étant identiques et coopérant à l'aide de ressorts de pression identiques avec des contacts fixes plats identiques et placés dans un sixieme plan parallèle aux autres plans, - l'un de deux ressorts de rappel particuliers dont le pre-10 mier développe une force cle rappel initiale supérieure à
celle que développe le second ressort étant associé à l'ar-mature selon que la configuration de l'appareil comprend soit deux interrupteurs à fermeture et deux interrupteurs à
ouverture, soit un ou aucun interrupteur à ouverture et trois ou quatre interrupteurs à fermeture.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip-tion ci-dessous à laquelle sont annexées neuf figures parmi lesquelles :
~
la figure 1 represente une vue en coupe schématique dlun appareil interrupteur selon l'invention ;
la figure 2 montre une vue de coté du porte-contacts de la figure 1, coupé par un plan YY' et équipe soit d'un interrupteur à fermeture, soit d'un inter-rupteur à ouverture ;
~3~
les f.igures 3a et 3b illustrent une vue de côté
partielle supérieure de l'appareil de la figure 1, coupé partiellement par le plan YY' où se trouvenk respectivement repré~erltés les contacts fixes d'interrupteurs à ~ermeture ou à ouverture ;
la figure 4 illustre une vue de dessus du boltier d'un appareil tétrapolclire, montrant la disposition des bornes appartenant aux interrupteurs et à la bob.ine de l'électro-aimant ;
la figure 5 représente un tableau où sont mention-nées les différentes configurations et dispositions d'interrupteurs de puissance et/ou de relayage que llon peut r~ncontrer dans un appareil tétrapolaire normalisé en Europe ;
les figures 6 et 7 montrent llallure des efforts moteurs et des efforts résistants que l'on observe dans différentes configurations d'appareils ;
la figure 8 illustre un schéma d'interconnexion de deux appareils ayant une conEiguration appropriée à
l'inversion du sens de rotation d'un moteur tri-phasé ; et la figure 9 représente un diagramme de fonction-nement de deux contacteurs montés en inverseurs de phases selon la figure 8.
3~
Un appareil interrupteur à actionnement électro-magnétique, ou contacte-lr, tel que pré~enté en 1 aux ~igures 1 et 2~
comprend un boiti.er 2 dans leqùel est disposé un électro-aimant 3, comprenant une culasse fixe 4, une bobine 5, une armature mobile 6~et un ressort de rappel 7 ; ce ressort exerce une force initialé de rappel F q~i maintient l'armature contre une butée 8 du boitier lorsqu'aucun courant ne parcourt la bobine.
10 Un porte-contacts 9 est associé à l'armature et en suit, par consé~uent, les mouvemen~s.
Ce porte-contacts 9 présente une pluralité de paires de logements placées dans les colonnes U, V, W, X dont les lettres serviront d'indices aux repères chifFrés`, et compre-nant chacune un logement supérieur tel que 10~, 10v, ... et un logement inférieur llu, llv, ... qui en est séparé par une traverse 12U, 12VI 12~, 12X. Chaque traverse comporte une surface d'application supérieure 13u, ~ 3X et une 20 surface d'application inférieure 14u, ... 14x.
Un seul logement, supérieur ou inférieur, d'une même paire est occupé, selon l'une des deux orientations possibles a ou b, par un pont de contact mobile plat 15 ou 17 réversible, et un ressort 16 ou 18 qui tend à l'appliquer vers une sur-face d'application placée en regard en s'appuyant sur une surface d'appui supérieure 19 ou respectivement inEérieure 20 (voir figures 2a et 2b) 3~
Deux contacts fixes plats réversibles, tels que 21 et 22 ou ~3 et 24 sont disposés dans des alveoles 25 respectivement 26 du boîtier 2 (voir figures 3a et 3b), et peuvent prendre l'une des deux orientations possibles a ou b de fa~on que leurs pastilles de contact soient dirigées vers les pastilles du pont de contact ~ui lui est associé et soient situées sensiblement dans un même plan P ~. L'orientation des contacts selon les figures 2a et 3a donne des interrup-teurs à fermekure de type Jl~ tandis que l'orientation des 10 contacts selon les figures 2b et 3b donne des interrupteurs à ouverture du type J2.
Chaque interrupteur Jl ou J2 est représente aux figures 3a respectivement 3b en position d'ouverture, ce qui se produit lorsque l'armature 6 n'est pas attirée ou respectivement lorsqu'au contraire l'armature est attirée. Un interrupteur tel que Jl sera appelé un interrupteur travail ~ s'il ferme un cixcuit de puissance et un interrupteur fermé F s'il établit un circuit auxiliaire par exemple de signalisation 20 ou de relayageO
Un interrupteur tel que J2 sera appelé un interrupteur repos R, ou interrupteur ouverture I selon qu'il interrompt un circuit de puissance, ou un circuit auxiliaire.
Dans tous les cas de montage possibles, les ressorts de pression 16 ou 18 utilisés sont identiques et sont en compression initiale entre un pont de contact et une surface 3~
d'appui ; les contacts fixes 21, 22 et 23, ~4 d'une part, et mo~iles 15, 17 d'autre part, sont également identiques.
I'ous les logements supérieurs 10 ont des surfaces d'appli-cation 13 dans un même~plan Pl défini par rapport au porte-contacts 9 et des surfaces d'appui 19 dans un même plan P~O Tous les logements inférieurs 11 ont des surfaces d'appui 20 placées dans un même plan P3, et trois logements voisins llu, llv, llw ont leurs surfaces d'application 14 10 dans un même plan P~, tandis que le quatrième logement infé-rieur 11X possède une surface dlapplication 14X dans un plan P5 qui est plus proche de P3 que ne l'est le plan P4.
Dans un mode de réalisation préféré, les logements supé-rieurs et le logement inférieur llx ont une même hauteur e et les trois logements infér~eurs llu, l]v, llw ont une hauteur m supérieure à e.
Dans une variante de réalisation, les quatre logements supé-20 rieurs peuvent avoir une même hauteur el différente de la hauteur e2 du logement inférieur voisin llx, cette dernière étant malgré tout inférieure à une hauteur ml des trois logements inférieurs lluy 11v, 11w.
Il résulte de ces deux dispositions ~ue le pont de contact 17 de l'interrupteur J2 placé dans la colonne X, reçoit une pression de contact initiale qui est supérieure à celle que reçoit un autre pont de contact d'interrupteur J2 placé dans 3;~
une autre colonne U, V ou W lorsqu'un même ressort de pres-sion 17 est utilisé dans les deux cas. Par contre lorsque tous les interrupteurs J2 seront fermés, les pressions de contact effectivement appliquées aux ponts seront égales.
Chaque interrup~eur Jl U`J2 cle chaque colonne U, V, W, X
possède deux bornes de raccordement telles que ~7 et 28 (voir figure 3a), et l'on peut voir à la figure 4 que les bornes d'interrupteurs son~ rangées côte à côte, deux bornes 29, 30 particulières assurant l'alimentation de la bobine de 10 l'électro-aimant.
Les configurations d'interrupteurs et les dispositions de bornes correspondantes, recomman~ées par les normes euro~
péennes, apparaissent dans le tableau de la figure 5, où la lettre A représente les bornes de la bobine. On constate à
l'examen de ce tableau que lorsqu'un seul interrupteur à
ouverture J2 tde type R ou O) est utilisé/ celui~ci se trouve soit associé à la colonne V, soit à la colonne X, et que lorsque deux interrupteurs à ouverture J2 (de type R ou 20 O) sont utilisés, ceux-ci sont associés aux colonnes V et W.
Cette disposition particulière a été prise en compte dans l'invention en donnant aux interrupteurs à ouverture J~ qui se trouvent dans les colonnes U, V, W, une pression de contact initiale inférieure à celle de l'interrupteur J2 placé dans la colonne X et en associant selon les configu-rations visibles sur ce tableau deux sortes de ressorts de rappel dont l'un de caté~orie I possède une force initiale de rappel Fl supérieure à celle F2 de l'autre ressort de ~3~
rappe]. de categorie II, le ressort de rappel I nlétant uti-lisé que pour les configurations 2T -~ 2R ou 2F + 20.
Les diagrammes d'efforts résistants et d'efforts moteurs ~ces derniers étant toujours délivrés par un même petit électro-aimant), sont i~lu~strés aux figures 6 et 7~
On constate sur le diagramme de la figure 7 ~ue l'évolution des efforts résistants K de la configuration 3T ~ O (clui est celle d'un petit contacteur de puissance tripolaire ayant un 10 contact de relayage à ouverture), se fait avec un échelon de croissance C qui est placé aux environs du premier quart de la course et dont l'arête D est voisine de la cour~e d'attraction G de l'électro-aimant.
L'énergie communiquee à l'équipage mobileJ qui comprend l'armature, le porte-contacts et les contacts mobiles, est donc plus réduite que celle qui lui aurait été communiquée si la hauteur du logement llx avait été identique a celle des autres logements. Il en résulte que pour cette configu 20 ration la vitesse de départ de cet équipage mobile ne dépasse pas une valeur qui serait trop élevée dans le cadre d'une application à un circuit d'inversion, voir figure 8.
Une évolution des efforts résistants qui aurait été néfaste pour un appareil interrupteur destiné à des fonctions d'interrupteur/inverseur, est représentée par la courbe L
qui concerne un appareil ayant une configuration 3F ~ O. Les fonctions de ce dernier, qui sont essentiellement orientées 3~
vers le relayage, ne sont touteEois pas perturbées ici par un déplacement très rapide du porte-contacts.
Il en est de même pour les configurations 4F, 4T, 3T + F qui utilisent également un ressort de rappel de catégorie II et où la vitesse de déplacement n'a pas une importance particu~
lière. Pour les configurations 2T ~ 2R et 2F ~ 20, un ressort de rappel de force initiale supérieure, assure ici une compensation des deux pressions de contact initiales 10 d'interrupteurs ~2~ ce qui consomme donc une proportion importante de l'énergie de l'électro~aimant.
On a représenté pour mémoire à la figure 8, un circuit utilisé pour effectuer avec deux appareils interrupteurs 32 t 34, de configuration 3T -~ O également illustrée à la figure 4, un interrupteur/inverseur 33 ayant un verrouil-lage électrique et destiné au changement du sens de rotation d'un moteur M.
20 On peut apprécier l'importance que revêtent le temps de montée et le temps de descente de deux relais ou contacteurs dlun même type lorsque ceux-ci sont électriquement montés en interrupteur inverseur selon le circuit de la figure 8, en se reportant aux diagrammes de fonctionnement représentés à
la figure 9 où le temps est porté en abcisse et ~es déplace-ments ou les courses des porte-contacts sont porté en ordon-née.
Le contacteur 34 étant excité et le contacteur 32 étant désexcité un ordre d'inversion est donné au moment to par l'inverseur I. ~u moment tl et au point a de la course de descente du porte-contacts correspondant représentée sur la courbe descendante de gauche, les interrupteurs de pui.ssance Jl 3~ slouvrent, tandis que l'.interrupteur de re.layage J2 3~
se ferme au point b et au momen~ t2a Dès cet instant t2 la bobine du relais 32 est excitée et le porte~contacts du contacteur 32 effectue une mont:ée représentée sur la courbe 10 montante de droite. Au point c et au moment t3 llinterrup~
teur de relayage J2 32 s'ouvre, ce qui empêche une nouvelle excitation du contacteur 34, tandis que les interrupteurs de puissance Jl 32 se ferment au po.int d et au moment t4.
Comme le cas se présente lors de l'ouverture d'un circuit inductif des arcs apparaissent entre les contacts des inter-rupteurs de puissance dès l'ouverture de Jl 34 et disparals sent au moment t5.
20 Si t5 est antérieur à t4 comme représenté sur cette figure le fonctionnement est correct car aucun courant ne passe plus par le contacteur 34 lorsque des courants de sens inverse circulent dans 32. Si par contre le contacteur 32 monte trop vite comme représenté sur la courbe en poin-tillés, on voit que le point de course d' s'effectuera à
llinstant t'4 qui est antérieur à l'instant t5 ; lorsque ce pbénomène se produit les lignes U~ ~, W sont mises en ~ 14 -~3~
court-circuit par les arcs ce qui entraîne les dangers et les détériorations que l'on connait.
Dans ces diagrammes qui ont été simplifiés pour plus de clarté, il n'a pas été tenu compte des temps de démagnéti sation et de magnétisation des électro-aimants des deux contacteurs.
Le contacteur selon l'invention est en mesure de répondre 10 simultanément, d'une part, aux prescriptions des normes relativement à la disposition des bornes d'interrupteurs et, cllautre part, aux exigences d'une fabrication rationnelle à
un coût technique réduit, et présente des caractéristiques de temps de montée et de descente telles que son aSSOGiatiOn avec un contacteur identique dans un montage inverseur peut être effectée en toute sécurité.
Claims (6)
1. Appareil interrupteur à commande électro-magnétique ayant dans un boîtier un électro-aimant apte à
déplacer une armature soumise à l'effort d'un ressort de rappel développant une force initiale, un porte-contacts associé à l'armature et présentant côte à côte une pluralité
de paires de logements comprenant chacune un logement infé-rieur proche de l'armature et un logement supérieur placé
au-dessus, une pluralité de contacts mobiles en pont rever-sibles, placés dans chacun des logements et recevant chacun l'action d'un ressort de pression qui les applique sur une traverse séparant deux logements d'une paire, ces contacts en pont étant aptes à coopérer chacun avec une paire de contacts fixes réversibles disposés dans le boîtier de façon à former l'une des configurations possibles d'interrupteurs à ouverture ou à fermeture placés dans des circuits de puis-sance ou de signalisation, caractérisé en ce que le porte-contacts (9) comporte quatre paires de logements superposés (10u-llu, 10v-llv, 10w-llw, 10X-llX), - logements supérieurs (10) ayant des surfaces d'application (13) pour des ponts de contact plats (15) d'interrupteurs (J1) à fermeture qui sont placés dans un premier plan P1 perpendiculaire à l'axe de déplacement (zz') du porte-contacts, et des surfaces d'appui (19) pour des ressorts de pression (16) qui sont placés dans un deuxième plan P2 parallèle au premier plan, les logements inférieurs (11) ayant des surfaces d'appui (20) pour des ressorts de pression (18) d'interrupteurs à
ouverture (J2) qui sont placés dans un troisième plan P3 parallèle au deuxième plan, - trois logements inférieurs voisins (llu, llv, llw) ayant des surfaces d'application (14) pour des ponts de contact plats (17) d'interrupteurs (J2) placées dans un quatrième plan P4 parallèle au troisième plan, tendis qu'un quatrième logement inférieur (llx) possède une surface d'application (14x) pour un pont de contact plat (17) d'interrupteur J2 placée dans un cinquième plan P5 qui est parallèle au troi-sième plan P3 et qui est plus proche de celui-ci que ne l'est le quatrième plan P4, tous les ponts de contacts plats (15, 17) d'interrupteurs J1 ou J2 étant identiques et coopérant à l'aide de ressorts de pression (16) respectivement (18) identiques avec des contacts fixes plats (21, 22) respectivement (23, 24) identiques et réversibles placés dans un sixième plan fixe P6 parallèle aux autres plans, - l'un de deux ressorts de rappel particuliers (7I) respec-tivement (7II) dont le premier développe une force de rappel initiale (FI) supérieure à celle (FII) que développe le second ressort, étant associés à l'armature selon que la configuration de l'appareil comprend soit deux interrup-teurs à fermeture (J1) et deux interrupteurs à ouverture (J2), soit un ou aucun interrupteur à ouverture (J2) et trois ou respectivement quatre interrupteurs à fermeture (J1) .
déplacer une armature soumise à l'effort d'un ressort de rappel développant une force initiale, un porte-contacts associé à l'armature et présentant côte à côte une pluralité
de paires de logements comprenant chacune un logement infé-rieur proche de l'armature et un logement supérieur placé
au-dessus, une pluralité de contacts mobiles en pont rever-sibles, placés dans chacun des logements et recevant chacun l'action d'un ressort de pression qui les applique sur une traverse séparant deux logements d'une paire, ces contacts en pont étant aptes à coopérer chacun avec une paire de contacts fixes réversibles disposés dans le boîtier de façon à former l'une des configurations possibles d'interrupteurs à ouverture ou à fermeture placés dans des circuits de puis-sance ou de signalisation, caractérisé en ce que le porte-contacts (9) comporte quatre paires de logements superposés (10u-llu, 10v-llv, 10w-llw, 10X-llX), - logements supérieurs (10) ayant des surfaces d'application (13) pour des ponts de contact plats (15) d'interrupteurs (J1) à fermeture qui sont placés dans un premier plan P1 perpendiculaire à l'axe de déplacement (zz') du porte-contacts, et des surfaces d'appui (19) pour des ressorts de pression (16) qui sont placés dans un deuxième plan P2 parallèle au premier plan, les logements inférieurs (11) ayant des surfaces d'appui (20) pour des ressorts de pression (18) d'interrupteurs à
ouverture (J2) qui sont placés dans un troisième plan P3 parallèle au deuxième plan, - trois logements inférieurs voisins (llu, llv, llw) ayant des surfaces d'application (14) pour des ponts de contact plats (17) d'interrupteurs (J2) placées dans un quatrième plan P4 parallèle au troisième plan, tendis qu'un quatrième logement inférieur (llx) possède une surface d'application (14x) pour un pont de contact plat (17) d'interrupteur J2 placée dans un cinquième plan P5 qui est parallèle au troi-sième plan P3 et qui est plus proche de celui-ci que ne l'est le quatrième plan P4, tous les ponts de contacts plats (15, 17) d'interrupteurs J1 ou J2 étant identiques et coopérant à l'aide de ressorts de pression (16) respectivement (18) identiques avec des contacts fixes plats (21, 22) respectivement (23, 24) identiques et réversibles placés dans un sixième plan fixe P6 parallèle aux autres plans, - l'un de deux ressorts de rappel particuliers (7I) respec-tivement (7II) dont le premier développe une force de rappel initiale (FI) supérieure à celle (FII) que développe le second ressort, étant associés à l'armature selon que la configuration de l'appareil comprend soit deux interrup-teurs à fermeture (J1) et deux interrupteurs à ouverture (J2), soit un ou aucun interrupteur à ouverture (J2) et trois ou respectivement quatre interrupteurs à fermeture (J1) .
2. Appareil interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les quatre logements supérieurs (10U, 10v, 10w, 10x) et un logement inférieur (llx) ont une même hauteur "e" mesurée entre les plans P1, P2 et respectivement P3, P5, tandis que trois logements inférieurs (11U,llv, llw) possèdent une hauteur "m" supérieure à "e".
3. Appareil interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les hauteurs "e" et "m" sont choisies de façon telle que un pont de contact (17) d'interrupteur à
ouverture (J2) placé dans le logement inférieur (11X) s'appuie sur sa surface d'application (14X), lorsque le porte contact (9) a effectué environ un quart de sa course d'attraction.
ouverture (J2) placé dans le logement inférieur (11X) s'appuie sur sa surface d'application (14X), lorsque le porte contact (9) a effectué environ un quart de sa course d'attraction.
4. Appareil interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que un pont de contact (17) d'interrupteur à ouverture (J2) placé dans un logement inférieur (llv res-pectivement llw) s'appuie sur sa surface d'application (14V
ou 14w) lorsque le porte-contacts (9) a effectué environ une moitié de sa course d'attraction.
ou 14w) lorsque le porte-contacts (9) a effectué environ une moitié de sa course d'attraction.
5. Appareil interrupteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ponts de contact des interrupteurs à fermeture (J1) entrent en appui avec les contacts fixes lorsque le porte-contacts (9) a effectué environ trois quarts de sa course d'attraction.
6 . Circuit de commande d' inversion du sens de rota-tion, caractérisé en ce que deux contacteurs (32,34) selon la revendication 1 sont associés électriquement, chaque contacteur comportant trois interrupteurs de puissance de type J1 et un interrupteur de relayage de type J2.
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