EP0202162A1 - Dispositif d'alimentation electrique a disjoncteur et prise electrique incorporant ce dispositif - Google Patents

Dispositif d'alimentation electrique a disjoncteur et prise electrique incorporant ce dispositif Download PDF

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EP0202162A1
EP0202162A1 EP86400998A EP86400998A EP0202162A1 EP 0202162 A1 EP0202162 A1 EP 0202162A1 EP 86400998 A EP86400998 A EP 86400998A EP 86400998 A EP86400998 A EP 86400998A EP 0202162 A1 EP0202162 A1 EP 0202162A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lever
retaining spring
cocking lever
translation
supply device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86400998A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Max Roger Victor Osmond
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OSMOND, MAX ROGER VICTOR
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP0202162A1 publication Critical patent/EP0202162A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/36—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism having electromagnetic release and no other automatic release
    • H01H73/44—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism having electromagnetic release and no other automatic release reset by push-button, pull-knob or slide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70—Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H01R13/713—Structural association with built-in electrical component with built-in switch the switch being a safety switch

Definitions

  • the present invention relates to a circuit breaker power supply device.
  • the present invention finds particular application in the realization of ele feeders c - stick with safety circuit breaker in the form of electrical outlet.
  • the present invention aims to improve the safety electrical power supply device described and shown in the French patent application filed on 18.02.1981 under No. 81 03192 and published under No. 2,500,210.
  • the usual electrical energy distribution network conventionally comprises 3 active conductors called "phase” and a conductor called neutral plus an earth conductor, the neutral conductor being connected to earth at the transformer of each sector.
  • an outlet intended to supply a single-phase device comprises two terminals connected respectively to one of the phase conductors and to the neutral conductor, plus a third so-called earth terminal intended to be connected to the ground of the device and connected to a local ground.
  • safety devices comprising a circuit breaker mounted on at least the line of said phase conductor and capable of interrupting at least the supply of the first corresponding terminal, and of a circuit breaker control circuit.
  • the purpose of the circuit breaker control circuit is to detect current leaks exceeding a fairly low threshold value (less than 6 mA at 200 volts AC) between the phase conductor and the third local ground terminal. To this end, this control circuit is sensitive to the difference in potential existing between the local ground and the earth during the passage of said current and due to the fact that the resistance between these two points is not zero.
  • a circuit breaker control circuit formed by a rectifier bridge, the inputs of which are respectively connected to a point of zero potential of the general earth and to the third terminal, has also been described in French patent application No. 81 03192 cited above. local ground, and whose outputs + and - supply the winding of a relay whose contact is connected in series with the winding of the circuit breaker.
  • circuit breaker that is both reliable, economical and has dimensions that are small enough to be integrated into an electrical outlet box of standard dimensions.
  • Such a circuit breaker power supply device is both reliable and economical, can take very small dimensions, finally and above all has a very high sensitivity.
  • the cocking lever is advantageously movable in translation between the above-mentioned locking position and the unlocking position, and the notch formed in the latter has a surface support for the main spring which extends perpendicular to the direction of translation.
  • Tests have shown that it was advantageous to produce the retaining spring using piano strings, and moreover to mount the main branch of the retaining spring, pivotally, on the control bracket.
  • This last characteristic makes it possible to obtain significant flexibility of the retaining spring perpendicular to the direction of movement of the lever.
  • the axis of the coil extends perpendicular to the cocking lever.
  • an actuating pallet is pivotally mounted between the retaining spring and the plunger core.
  • the magnetic mass is a plunger core comprising a main body extended axially by a nozzle of smaller section.
  • circuit breaker control circuit conforms to the circuit described in the French patent application filed under the aforementioned No. 81 3192.
  • capacitors can be arranged at the terminals of the winding of the relay 11 and of the electrical contacts thereof.
  • FIG. 1 and 2 have thus shown by way of illustration a capacitor C 1 capable of being connected to the terminals of the contacts of relay 11.
  • the printed circuit board 50 also supports the electrical contacts of the socket. More specifically, according to the illustration given in Figures 1 and 2, but this arrangement should not be considered as limiting, the printed circuit board 50 supports the electrical contacts of two sockets, connected in parallel.
  • one strip is connected to a phase conductor and the other strip is connected to a neutral conductor via the circuit breaker.
  • These electrical connections are made using terminals, for example conventional screw terminals supported by the opposite face, not visible in FIGS. 1 and 2, of the printed circuit board 50.
  • Each of the contact strips 62, 63, 64 and 65 is essentially formed of a flat branch by which the strip is fixed to the printed circuit 50 and electrically connected, and of a flexible end.
  • the curved flexible ends 66, 67, 68, 69 of the electrically conductive strips are arranged opposite orifices 51, 52, 53 and 54 formed in the printed circuit plate 50.
  • the electrically conductive strips 62 and 64 are connected to each other on the one hand and the electrically conductive strips 63 and 65 are connected to each other on the other hand, by virtue of electrical conductors arranged on the opposite face, not visible in FIGS. 1 and 2, of the printed circuit board 50.
  • circuit breaker device 100 has symmetry with respect to a plane, which extends perpendicular to the printed circuit board 50, which is defined by the axis 0 -0 of the cocking lever 150 and the axis AA of the coil 170, these axes 0-0 and AA being perpendicular to each other.
  • the strip 112 is connected to the conductive strips 63 and 65, while the strip 113 is connected to the electrically conductive strips 62 and 64.
  • the movable electrical contacts 120 and 121 are formed of flexible strips 122, 123, generally flat and straight, symmetrical with the aforementioned plane.
  • the lamellae 122, 123 are fixed, by a respective first end, 126, 127 to the printed circuit board 50 and support at the second end, opposite the aforementioned studs 114 and 115, electrical contact pads 124 and 125.
  • the strips 122 and 123 are arranged in such a way that the residual elasticity of these strips, which constitutes the above-mentioned elastic member, urges the pads 124 and 125 movable away from the fixed pads 114 and 115.
  • One of the strips 122 is connected to the neutral conductor, while the second strip 123 is connected to the phase conductor, by screw terminals arranged on the hidden face of the printed circuit board 50.
  • the control bracket 130 comprises a main body 131 which suooorte two fins 132, 133 aligned, symmetrical to the abovementioned OOAA plane and perpendicular thereto, arranged below the blades 122, 123, that is to say at the opposite of the fixed electrical contacts 110, 111 relative to the movable electrical contacts 120, 121.
  • the strips 122 and 123 electrically contacts q u es mobile 120, 121 based on the coplanar surfaces 134, 135 of the wings 132, 133.
  • the body 131 of the control bracket has a bore 136 which extends perpendicular to the printed circuit board 50, and of cross section complementary to the cocking lever 150 to guide the latter in translation along the axis 0-0, perpendicular to the printed circuit board 50.
  • the body 131 of the control bracket has two pins 137, 138 which are symmetrical with respect to the plane Q-O-A-A, and perpendicular thereto, which pivotally support the retaining spring 140.
  • the free end of the deflection wings 148 and 149 is engaged in a respective orifice referenced 139 produced in the control stirrup 130.
  • the residual elasticity of the retaining spring 140 biases the auxiliary branch 141 in abutment against the cocking lever 150 as is shown diagrammatically by the arrow referenced P in FIG. 3.
  • the cocking lever 150 is formed by a rectilinear rod guided in translation along the axis 0-0 in the bore 136 of the control stirrup 130.
  • the cocking lever 150 is advantageously guided along the axis OO by an orifice 55 formed in the printed circuit plate 50 and by an orifice 172 formed in a plate 171 secured to the support of the electric coil 170 and which extends substantially perpendicular to the 0-0 axis.
  • the cross section of the cocking lever 150 is advantageously complementary to the cross section of the bore 136 and the orifices 55 and 172.
  • this cross section is generally square. This provision should not however be considered as limiting.
  • This arrangement makes it possible in particular to avoid rotation of the cocking lever 150 about its longitudinal axis 0-0.
  • the upper end 152 of the clamping lever 150 is adapted to receive the thrust of a finger of the UTI isateur to ensure the resetting of the circuit breaker as will be described in more detail below.
  • the cocking lever 150 Over its length, the cocking lever 150 has a notch 151 intended to come into engagement with the auxiliary branch 141 of the retaining spring 140 when the lever 150 is brought into the locking position, as illustrated in FIG. 2 to maintain the stirrup 130 in working position.
  • the notch 151 may be provided over the entire periphery of this lever.
  • the notch 151 has a bearing surface 153 for the retaining spring, which extends substantially perpendicular to the direction of translation 0-0.
  • the bearing surface 153 is generally curved, of convex shape, around an axis contained in the plane of symmetry OOAA and perpendicular to the axis OO of translation cocking lever 150.
  • This advantageous arrangement defines a point contact between the bearing surface 153 and the auxiliary branch 141 of the retaining spring 140 in piano wire. Such a characteristic avoids inadvertent catching of the retaining spring 140 on the arming lever 150, makes it possible to easily release the arming lever 150 when the auxiliary branch 141 of the retaining spring is moved by the pallet 190 against its residual elasticity, and thereby guarantees high sensitivity to the circuit breaker according to the present invention.
  • the elastic biasing means 160 are in this case formed by a helical spring interposed between the aforementioned plate 171 and secured to the electric coil support 170 and an annular rib 154 secured to the cocking lever at the control end 152 of it.
  • This helical spring 160 is adapted to urge the cocking lever 150 towards the unlocking position illustrated in FIG. 1, that is to say away from the printed circuit board 50 and away from the control stirrup 130.
  • the electric coil 170 is arranged on a support integral with the aforementioned plate 1 71.
  • the axis A-A of the electric coil is arranged in the circuit breaker plane of symmetry and perpendicular to the axis O-O of translation of the cocking lever 150.
  • the coil 170 has an internal bore not visible in the figures which guides in translation along the above-mentioned axis A-A the plunger core 180 made of ferro-magnetic material.
  • the latter is advantageously formed of a cylindrical main body 181 extended axially, on the side of the cocking lever 150 by a nozzle 182 of smaller section.
  • the main body 181 of the plunger core is drawn into the coil.
  • the endpiece 182 then emerges beyond the coil to unlock the retaining spring 140 and the cocking lever 150 via the pallet 190.
  • this actuating pallet 190 which extends perpendicular to the plane of symmetry 0 -0-AA of the circuit breaker has a rectilinear window 191 through which the pallet 190 is engaged on the plate 171 to allow the pivoting of this pallet 190 around an axis perpendicular to the plane of symmetry OOAA, for example against lugs 173 integral with the above-mentioned plate 171.
  • the lugs 173 perpendicular to the plane 0-0-AA, in Figure 3 may be replaced by a single lug projecting upwards on the plate 171, with its axis in the plane of symmetry, to facilitate the release of the part.
  • FIG. 5 There is schematically illustrated in Figure 5 a housing assembly capable of housing the printed circuit board 50 and its associated components mentioned above.
  • FIG. 5 there is a housing 200 capable of receiving the printed circuit board 50 and its components on the one hand and a cover, 210 on the other hand.
  • the cover 210 is fixed to the housing 200 by means of screws engaged in orifices 211, .212 formed in the cover 210.
  • the cover 210 has on its front face two blind cylindrical chambers 213, 214 intended to respectively receive the complementary grip bodies connected to the user devices.
  • each of the aforementioned chambers 213, 214 has three orifices 217, 218, 219 on the one hand, 220, 221 and 222 on the other hand disposed respectively opposite the male pins 60, 61 and the orifices 51, 52 and 53, 54.
  • the holes 217 and 220 are intended to receive the male pins 60, 61 while the holes 218, 219 and 221, 222 are intended to receive the male plugs of complementary socket.
  • the arming lever 150 To arm the circuit breaker, the arming lever 150 must be moved in translation along the 0-0 axis against the coil spring 160.
  • the helical spring 160 moves the lever again arming 150 away from the plate 50 of the printed circuit and simultaneously moves the control stirrup 130 since the auxiliary branch 141 of the spring 1 4 u is trapped in the notch 151 bearing against the aforementioned surface 153.
  • This translational movement of the control stirrup 130 along the axis 0-0 is accompanied by an elastic displacement of the contact pads 124 and 125 against the pads 114 and 115.
  • the electrical contact blades 62, 63, 64 and 65 are then supplied via the studs 114,. 124 on the one hand and 115, 125 on the other.
  • the device is ready for use.
  • the device then returns to the initial position shown in Figure 1 and the electrical contact blades 62, 63, 64 and 65 are again unpowered.
  • this spring has significant rigidity in the direction of movement of the cocking lever 150 and on the other hand has considerable flexibility perpendicular to the direction of movement of the lever.
  • a variant of the invention provides for supplying this coil no longer directly by the contact of the relay but by means of two thyristors connected in accordance with FIG. 6. This in order to increase the controlled power as well as the reliability.
  • the contact of relay 11 is arranged between the triggers of thyristors Th 1 and Th 2 , via a resistor R 1 .
  • diodes D 10 , D 11 are respectively associated with thyristor 4 the cathodes of diodes D 10 .
  • D 11 being connected to the triggers of the thyristors
  • the anodes diodes D 10 , D 11 being connected to the cathodes of the thyristors.
  • the symmetrical arrangement of the circuit breaker device 100 eliminates any adjustment.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation électrique à disjoncteur. Le dispositif conforme à la présente invention comprend au moins un contact électrique fixe (110, 111), un contact électrique (120, 121) mobile en regard du contact électrique fixe, un étrier de commande (130) mobile entre une position de travail dans laquelle l'étrier porte le contact électrique mobile en appui contre le contact fixe et une position de repos, un ressort de maintien (140) solidaire de l'étrier, un levier d'armement (150) mobile entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage, le levier comportant une encoche (151) apte à venir en prise avec le ressort de maintien (140), des moyens de sollicitation élastique (160) aptes à solliciter le levier d'armement vers la position de déverrouillage, une bobine électrique (170) et une masse magnétique associée.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'alimentation électrique à disjoncteur.
  • La présente invention trouve notamment application dans la réalisation de dispositifs d'alimentation élec- trique avec sécurité, à disjoncteur, sous forme de prise électrique.
  • Plus précisément encore, la présente invention a pour but de perfectionner le dispositif d'alimentation électrique de sécurité décrit et représenté dans la demande de brevet Française déposée le 18.02.1981 sous le n° 81 03192 et publiée sous le n° 2 500 210.
  • Le réseau usuel de distribution d'énergie électrique comporte classiquement 3 conducteurs actifs dits "de phase" et un conducteur dit neutre plus un conductéur de terre, le conducteur neutre étant relié à la terre au niveau du transformateur de chaque secteur.
  • Ainsi, chez tout utilisateur, une prise de courant prévue pour alimenter un appareil monophasé comprend deux bornes reliées respectivement à l'un des conducteurs de phase et au conducteur de neutre, plus une troisième borne dite de terre destinée à être connectée à la masse de l'appareil et reliée à une masse locale.
  • Pour'éviter tout risque d'électrocution lorsqu'une personne mal isolée de la terre vient à toucher ledit conducteur de phase, on a proposé des dispositifs de sécurité comprenant un disjoncteur monté sur au moins la ligne dudit conducteur de phase et susceptible d'interrompre au moins l'alimentation de la première borne correspondante, et d'un circuit de commande de disjoncteur.
  • Le circuit de commande de disjoncteur a pour but de détecter les fuites de courant dépassant une valeur de seuil assez faible (inférieure à 6mA sous 200 Volts alternatifs) entre le conducteur de phase et la troisième borne de masse locale. A cette fin, ce circuit de commande est sensible à la différence de potentiel existant entre la masse locale et la terre lors du passage dudit courant et due au fait que la résistance entre ces deux points n'est pas nulle.
  • On a ainsi proposé divers circuits de commande utilisant en particulier les dispositifs semi-conducteurs formant interrupteurs commandés, tels que des thyristors.
  • On a également décrit dans la demande de brevet Française n° 81 03192 précitée un circuit de commande de disjoncteur formé d'un pont redresseur dont les entrées sont reliées respectivement à un point de potentiel zéro de la terre général et à la troisième borne, de masse locale, et dont les sorties + et - alimentent le bobinage d'un relais dont le contact est branché en série de l'enroulement du disjoncteur.
  • Une telle disposition donne satisfaction d'une façon générale, sur le plan de la sécurité.
  • Néanmoins, on n'a pas su, jusqu'ici, intégrer correctement un tel dispositif de sécurité à disjoncteur dans une prise électrique.
  • Plus précisément, on n'a pas su jusqu'ici concevoir de disjoncteur à la fois fiable, économique et présentant des dimensions suffisamment faibles pour être intégré dans un boîtier de prise électrique de dimensions standard.
  • La présente invention vient améliorer la situation en proposant un dispositif d'alimentation électrique à disjoncteur qui comprend au moins :
    • - un contact électrique fixe,
    • - un contact électrique mobile en regard du contact électrique fixe et sollicité en éloignement de celui-ci par un organe élastique,
    • - un étrier de commande mobile entre une position de travail dans laquelle l'étrier amène le contact électrique mobile en appui contre le contact électrique fixe, et une position de repos dans laquelle les contacts électriques sont séparés, grâce à l'organe élastique,
    • - un levier d'armement mobile entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage,
    • - un ressort de maintien filiforme, solidaire de l'étrier, qui comprend au moins une branche principale qui s'étend sensiblement parallèlement à la direction de translation du levier d'armement, et par laquelle le ressort de maintien est fixé sur l'étrier , et une branche auxiliaire qui s'étend transversalement à la direction de translation du levier d'armement, et par laquelle le ressort de maintien vient en prise avec une encoche réalisée dans le levier lorsque celui-ci est porté en position de verrouillage pour maintenir l'étrier en position de travail, le ressort de maintien présentant une rigidité importante dans la direction de déplacement du levier d'armement et par contre une souplesse importante perpendiculairement à la direction de déplacement du levier,
    • - des moyens de sollicitation élastique aptes à solliciter le levier d'armement vers la position de déverrouillage,
    • - une bobine électrique et
    • - une masse magnétique commandée en déplacement par la bobine, pour déverrouiller le ressort de maintien et le levier d'armement.
  • Un tel dispositif d'alimentation électrique à disjoncteur conforme à la présente invention est à la fois fiable et économique, peut prendre des dimensions fort réduites, enfin et surtout présente une très grande sensibilité.
  • Selon l'invention, le levier d'armement est avantageusement mobile à translation entre la position de verrouillage et la position de déverrouillage précitées , et l'encoche ménagée dans celui-ci possède une surface d'appui pour le ressort de maitien qui s'étend perpendiculairement à la direction de translation.
  • Des essais ont montré qu'il était avantageux de réaliser le ressort de maintien à l'aide de cordes à piano, et par ailleurs de monter la branche principale du ressort de maintien, à pivotement, sur l'étrier de commande.
  • Cette dernière caractéristique, en particulier, permet d'obtenir une souplesse importante du ressort de maintien perpendiculairement à la direction de déplacement du levier.
  • Plus précisément encore, selon un mode de réalisation considéré actuellement comme préférentiel, le ressort de maintien est formé par pliage d'un fil type corde à piano, sous forme
    • - d'une branche auxiliaire qui s'étend transversalement à la direction de translation du levier d'armement et par laquelle le ressort de maintien vient en prise avec l'encoche du levier, prolongée par
    • - deux branches principales sensiblement parallèles entre elles et parallèles à la direction de translation du levier d'armement,
    • - deux boucles prévues respectivement aux extrémités des branches principales opposées à la branche auxiliaire et par laquelle le ressort de maintien est monté à pivotement sur l'étrier de commande, et
    • - deux ailes de renvoi prolongeant respectivement les boucles et engagées dans l'étrier pour solliciter la branche auxiliaire en appui contre le levier d'armement.
  • Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'axe de la bobine s'étend perpendiculairement au levier d'armement.
  • De plus, de façon préférentielle, une palette d'actionnement est montée à pivotement entre le ressort de maintien et le noyau plongeur.
  • Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la masse magnétique est un noyau plongeur comprenant un corps princii- pal prolongé axialement par un embout de plus faible section.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins, donnés à titre d'exemple non limitatif, et sur lesquels :
    • - la figure 1 représente une vue générale en perspective du dispositif d'alimentation électrique à disjoncteur, conforme à la présente invention, dans une position de repos de l'étrier de commande (état de non alimentation),
    • - la figure 2 représente une vue générale en perspective du même dispositif, dans une position de travail de l'étrier de commande (état d'alimentation),
    • - la figure 3 représente une vue schématique, en perspective éclatée d'un dispositif disjoncteur conforme à la présente invention,
    • - la figure 4 représente une vue schématique en perspective d'un ressort de maintien intégré à un dispositif disjoncteur conforme à la présente inventicn,
    • - la figure 5 représente une vue générale, en perspective éclatée, d'un dispositif d'alimentation électrique à disjoncteur conforme à la présente invention,
    • - la figure 6 représente une variante de réalisation d'un circuit de comnande de disjoncteur.
  • On apercoit sur les figures 1 et 2 une plaquette 50 en matériau isolant de circuit imprimé qui supporte d'une part un disjoncteur 100 dont la structure sera décrite plus en détail par la suite, d'autre part les composants d'un circuit de commande de disjoncteur.
  • En l'espèce, mais cela ne peut pas être considéré comme limitatif, le circuit de commande de disjoncteur est conforme au circuit décrit dans la demande de brevet Française déposée sous le n° 81 3192 précitée.
  • Dans cette mesure, la structure et le fonctionnement du circuit de commande de disjoncteur ne sera pas décrit en détail par la suite.
  • On notera cependant que l'on aperçoit sur les figures 1 et 2 les composants suivants formant le circuit de commande de disjoncteur :
    • - un boîtier 11 de relais qui commande l'enroulement du disjoncteur 100,
    • - un pont redresseur 13 composé de quatre diodes D1, D2, D31 D4 agencées de façon classique en soi en pont de Graetz. Comme indiqué dans la demande de brevet Française 81 3192, les deux entrées du pont redresseur 13 doivent être reliées au conducteur de terre et au conducteur de masse locale. Les deux sorties + et - du pont redresseur 13 attaquent le bobinage du relais 11 précité.
    • - un élément 18 à conduction non linéaire,tel qu'un varistor à oxyde métallique monté entre les entrées du pont redresseur 13. Cet élément non linéaire 18 a pour but de limiter la tension susceptible d'apparaître entre les bornes d'entrée du pont redresseur 13 afin d'éviter l'endommagement de celui-ci,
    • - un dispositif de test comprenant deux diodes 19 et 20, une résistance 21 et un bouton poussoir ou interrupteur 22. Les anodes des deux diodes 19 et 20 sont respectivement reliées au conducteur de phase et au conducteur de neutre de l'appareil d'utilisation, les deux cathodes de ces diodes 19 et 20 étant reliées entre elles. Les deux diodes 19 et 20 étant ainsi montées tête-bêche, le point commun de ces deux cathodes est relié au conducteur arrivant sur la borne de masse locale de l'appareil d'utilisation par l'intermédiaire de la résistance 21 et du bouton poussoir ou interrupteur 22.
  • On remarquera que les références utilisées pour les composants précités correspondent aux références utilisées dans la demande de brevet Française n° 81 3192.
  • On se reportera utilement à la description de cette demande de brevet pour bien comprendre le fonctionnement d'un tel dispositif de commande de disjoncteur.
  • Le cas échéant, des capacités peuvent être disposées aux bornes du bobinage du relais 11 et des contacts électriques de celui-ci.
  • On a ainsi représenté à titre d'illustration, sur les figures 1 et 2 une capacité C1 susceptible d'être connectée aux bornes des contacts du relais 11.
  • La plaquette 50 de circuit imprimé supporte par ailleurs les contacts électriques de la prise. Plus précisément, selon l'illustration donnée sur les figures 1 et 2, mais cette disposition ne doit pas être considérée comme limitative, la plaquette 50 de circuit imprimé supporte les contacts électriques de deux prises, connectés en parallèle.
  • On aperçoit ainsi sur la figure 1 deux broches mâles 60, 61 dites de terre associées respectivement à une paire de lamelles électriquement conductrices souples et incurvées 62, 63 d'une part, et 64, 65 d'autre part.
  • Au niveau de chacune des paires de lamelles précitées (62, 63 ou 64, 65) une lamelle est reliée à un conducteur de phase et l'autre lamelle est reliée à un conducteur neutre via le disjoncteur. Ces liaisons électriques sont xéa- lisées à l'aide de bornes, par exemple des bornes à vis classiques supportées par la face opposée, non visible sur les figures 1 et 2,de la plaque 50 de circuit imprimé.
  • Chacune des lamelles de contact 62, 63, 64 et 65 est formée pour l'essentiel d'une branche plane par laquelle la lamelle est fixée sur le circuit imprimé 50 et reliée électriquement, etd'une extrémité souple . incurvée référencée respectivement 66, 67, 68 et 69, avec laquelle sont destinées à venir en contact, à l'utilisation, les fiches mâles d'une prise complémentaire reliée électriquement à un appareil d'utilisation.
  • Pour ce faire, on remarquera que les extrémités souples incurvées 66, 67, 68, 69 des lamelles électriquement conductrices sont disposées en regard d'orifices 51, 52, 53 et 54 ménagés dans la plaque 50 de circuit imprimé.
  • Les lamelles électriquement conductrices 62 et 64 sont reliées entre elles d'une part et les lamelles électriquement conductrices 63 et 65 sont reliées entre elles d'autre part,grâce à des conducteurs électriques disposés sur la face opposée, non visible sur les figures 1 et 2,de la plaquette 50 de circuit imprimé.
  • On va maintenant décrire la structure du disjoncteur 100 conforme à la présente invention.
  • Pour l'essentiel, ce dispositif disjoncteur 100 comprend :
    • - des contacts électriques fixes 110, 111,
    • - des contacts électriques 120, 121 mobiles en regard des contacts électriques fixes,
    • - un étrier de commande mobile 130,
    • - un ressort de maintien 140,
    • - un levier d'armement 150,
    • - des moyens de sollicitation élastiques 160,
    • - une bobine électrique 170,
    • - un noyau plongeur 180, et
    • - une palette d'actionnement 190.
  • On remarquera que le dispositif disjoncteur 100 présente une symétrie par rapport à un plan,qui s'étend perpendiculairement à la plaquette 50 de circuit imprimé, qui est défini par l'axe 0-0 du levier d'armement 150 et l'axe A-A de la bobine 170, ces axes 0-0 et A-A étant perpendiculaires entre eux.
  • On aperçoit ainsi deux contacts électriques fixes 110 et 111 symétriques du plan précité, formés par pliage de lames électriquement conductrices 112, 113 fixées sur le circuit imprimé 50 et portant respectivement, en hérissement au-dessus de la plaque 50 de circuit imprimé, des plots électriques 114 et 115.
  • La lame 112 est reliée aux lamelles conductrices 63 et 65, tandis que la lame 113 est reliée aux lamelles électriquement conductrices 62 et 64.
  • Les contacts électriques mobiles 120 et 121 sont formés de lamelles souples 122, 123, généralement planes et rectilignes, symétriques du plan précité. Les lamelles 122, 123 sont fixées, par une première extrémité respective, 126, 127 sur la plaque 50 de circuit imprimé et supportent à la seconde extrémité, en regard des plots 114 et 115 précités, des plots de contacts électriques 124 et 125.
  • Les lamelles 122 et 123 sont agencées de telle sorte que l'élasticité résiduelle de ces lamelles, qui constitue l'organe élastique précité,sollicite les plots 124 et 125 mobiles en éloignement des plots fixes 114 et 115.
  • L'une des lamelles 122 est reliée au conducteur de neutre, tandis que la seconde lamelle 123 est reliée au conducteur de phase, par des bornes à vis disposées sur la face cachée de la plaque 50 de circuit imprimé.
  • L'étrier de commande 130 comprend un corps principal 131 qui suooorte deux ailettes 132, 133 alignées, symétriques au plan O-O-A-A précité et perpendiculaires à celui-ci, disposées en-dessous des lames 122, 123, c'est-à-dire à l'opposé des contacts électriques fixes 110, 111 par rapport aux contacts électriques mobiles 120, 121.
  • Ainsi, les lamelles 122 et 123 des contacts électri- ques mobiles 120, 121 reposent sur les surfaces coplanaires 134, 135 des ailes 132, 133.
  • Le corps 131 de l'étrier de commande possède un alésage 136 qui s'étend perpendiculairement à la plaque 50 de circuit imprimé, et de section droite complémentaire du levier d'armement 150 pour guider celui-ci à translation le long de l'axe 0-0, perpendiculairement à la plaque 50 de circuit imprimé.
  • De plus, le corps 131 de l'étrier de commande possède deux picots 137, 138 symétriques par rapport au plan Q-O-A-A,et perpendiculaires à celui-ci, qui supportent à pivotement le ressort de maintien 140.
  • Ce ressort de maintien 140 est formé par pliage d'un fil type corde à piano sous forme :
    • - d'une branche auxiliaire 141 qui s'étend transversalement à la direction de translation O-O du levier d'armement 150 (et perpendiculairement au plan de symétrie O-O-A-A) et par laquelle le ressort de maintien vient en prise avec une encoche 151 réalisée dans le levier d'armement 150, prolongée par l'intermédaire de deux coudes symétriques 142, 143 (symétriques, sensiblement parallèles au plan de symétrie O-O-A-A et perpendiculaires à l'axe O-O de translation du levier d'armement 150) par
    • - deux branches principales 144, 145 sensiblement parallèles entre elles et parallèles à la direction de translation O-O du levier d'armement 150,
    • - deux boucles 146, 147, prévues respectivement aux extrémités des branches principales 144, 145 opposées à la branche auxiliaire 141, et qui sont montées à pivotement sur les picots 137 et 138 précités pour guider le ressort de maintien à pivotement sur l'étrier de commande 130 et,
    • deux ailes de renvoi 148, 149 prolongeant respectivement les boucles 146, 147, sensiblement parallèles entre elles, et symétriques par rapport au plan O-O-A-A et perpendiculaires à l'axe O-O de translation du levier d'armement 150, et engagées dans l'étrier 130 pour solliciter la branche auxiliaire 141 en appui contre le levier d'armement 150.
  • Plus précisément, selon l'illustration donnée sur les figures annexées, l'extrémité libre des ailes de renvoi 148 et 149 est engagée dans un orifice respectif référencé 139 réalisé dans l'étrier de commande 130.
  • Ainsi, l'élasticité résiduelle du ressort de maintien 140 sollicite la branche auxiliaire 141 en appui contre le levier d'armement 150 comme cela est illustré schématiquement par la flèche référencée P sur la figure 3.
  • Le levier d'armement 150 est formé d'une tige rectiligne guidée à translation le long de l'axe 0-0 dans l'alésage 136 de l'étrier de commande 130.
  • De plus, le levier d'armement 150 est avantageusement guidé le long de l'axe O-O par un orifice 55 ménagé dans la plaque 50 de circuit imprimé et par un orifice 172 ménagé dans une plaque 171 solidaire du support de la bobine électrique 170 et qui s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe 0-0.
  • La section droite du levier d'armement 150 est avantageusement complémentaire de la section droite de l'alésage 136 et des orifices 55 et 172.
  • Selon l'illustration donnée sur les figures, cette section droite est généralement carrée. Cette disposition ne doit cependant pas être considérée comme limitative.
  • Cette disposition permet en particulier d'éviter la rotation du levier d'armement 150 autour de son axe longitudinal 0-0.
  • L'extrémité supérieure 152 du levier d'armement 150 est adaptée pour recevoir la poussée du doigt d'un uti- lisateur en vue d'assurer le réarmement du disjoncteur comme cela sera décrit plus en détail par la suite.
  • Sur sa longueur, le levier d'armement 150 possède une encoche 151 destinée à venir en prise avec la branche auxiliaire 141 du ressort de maintien 140 lorsque le levier 150 est porté en position de verrouillage, comme illustré sur la figure 2 pour maintenir l'étrier 130 en position de travail.
  • Dans le cas où le levier d'armement 150 n'est pas interdit de rotation autour de son axe longitudinal, l'encoche 151 peut être prévue sur la totalité de la périphérie de ce levier.
  • Comme cela est illustré schématiquement sur les figures, l'encoche 151 possède une surface d'appui 153 pour le ressort de maintien,qui s'étend sensiblement perpendiculairement à la direction de translation 0-0.
  • Plus précisément encore, comme cela apparaît à l'examen des figures annexées, la surface d'appui 153 est généralement incurvée, de forme convexe, autour d'un axe contenu dans le plan de symétrie O-O-A-A et perpendiculaire à l'axe O-O de translation du levier d'armement 150.
  • Cette disposition avantageuse définit un contact ponctuel entre la surface d'appui 153 et la branche auxiliaire 141 du ressort de maintien 140 en corde à piano. Une telle caractéristique évite un accrochage intempestif du ressort de maintien 140 sur le levier d'armement 150, permet de libérer facilement le levier d'armement 150 lorsque la branche auxiliaire 141 du ressort de maintien est déplacée par la palette 190 à l'encontre de son élasticité résiduelle, et garantit de ce fait une forte sensibilité au disjoncteur conforme à la présente invention.
  • Les moyens de sollicitation élastiques 160 sont en l'espèce formés d'un ressort hélicoïdal intercalé entre la plaque 171 précitée et solidaire du support de bobine électrique 170 et une nervure annulaire 154 solidaire du levier d'armement au niveau de l'extrémité de commande 152 de celui-ci.
  • Ce ressort hélicoïdal 160 est adapté pour solliciter le levier d'armement 150 vers la position de déverrouillage illustrée sur la figure 1, c'est-à-dire en éloignement de la plaque 50 de circuit imprimé et en éloignement de l'étrier de commande 130.
  • La bobine électrique 170 est disposée sur un support solidaire de la plaque 171 précitée.
  • L'axe A-A de la bobine électrique est disposé dans le plan de symétrie de disjoncteur et perpendiculairement à l'axe O-O de translation du levier d'armement 150.
  • La bobine 170 possède un alésage interne non visible sur les figures qui guide à translation le long de l'axe A-A précité le noyau plongeur 180 en matériau ferro-magnétique. Ce dernier est formé avantageusement d'un corps principal 181 cylindrique prolongé axialement, du côté du levier d'armement 150 par un embout 182 de plus faible section.
  • Ainsi, lorsque 'la bobine électrique 170 est alimentée, le corps principal 181 du noyau plongeur est attiré dans la bobine. L'embout 182 émerge alors au-delà de la bobine pour déverrouiller le ressort de maintien 140 et le levier d'armement 150 par l'intermédiaire de la palette 190.
  • Plus précisément ,cette palette d'actionnement 190 qui s'étend perpendiculairement au plan de symétrie 0-0-A-A du disjoncteur possède une fenêtre rectiligne 191 par l'intermédiaire de laquelle la palette 190 est engagée sur la plaque 171 pour autoriser le pivotement de cette palette 190 autour d'un axe perpendiculaire au plan de symétrie O-O-A-A, par exemple contre des ergots 173 solidaires de.la plaque 171 précitée. Les ergots 173 perpendiculaires au plan 0-0-A-A, sur la figure 3 pourront être remplacés par un ergot unique en saillie vers le haut sur la plaque 171, avec son axe dans le plan de symétrie, pour faciliter le démoulage de la pièce.
  • On a illustré schématiquement sur la figure 5 un ensemble de boîtier apte à loger la plaque de circuit imprimé 50 et ses composants associés précités.
  • Plus précisément, on distingue sur la figure 5 un boîtier 200 apte à recevoir la plaque de circuit imprimé 50 et ses composants d'une part et un couvercle,210 d'autre part.
  • Le couvercle 210 est fixé sur le boîtier 200 grâce à des vis engagées dans des orifices 211,.212 ménagés dans le couvercle 210.
  • Le couvercle 210 possède sur sa face avant deux chambres 213, 214 cylindriques borgnes destinées à recevoir respectivement les corps de prise complémentaire reliés à des appareils d'utilisation.
  • Le fond 215, 216 de chacune des chambres 213, 214 précitées possède trois orifices 217, 218, 219 d'une part, 220, 221 et 222 d'autre part disposés respectivement en regard des broches mâles 60, 61 et des orifices 51, 52 et 53, 54.
  • Les orifices 217 et 220 sont destinés à recevoir les broches mâles 60, 61 tandis que les orifices 218, 219 et 221, 222 sont destinés à recevoir les fiches mâles de prise complémentaire.
  • On remarquera enfin à l'examen de la figure 5 deux orifices 230, 231 ménagés dans la face avant du couvercle 210 et destinés à recevoir respectivement les extrémités de commande du bouton poussoir 22 pour le testet du levier d'armement 150.
  • On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif disjoncteur conforme à la présente invention.
  • Dans la position de repos illutrée sur la figure 1 :
    • - le ressort de maintien 140 n'est pas en prise par sa branche auxiliaire 141 avec l'encoche 151 du levier d'armement 150, en conséquence
    • - le ressort hélicoïdal 160 repousse le levier d'armement 150 en éloignement de l'étrier de commande 130, et
    • - ce dernier est poussé en appui contre la plaque 50 par l'élasticité des lamelles de contact 122, 123, de ce fait
    • - les plots de contact mobiles 124, 125 sont éloignés des plots de contact 114 et 115 respectivement,
    • - l'alimentation des lames de contact électriques souples 62, 63, 64, 65 est donc interrompue.
    • - Bien entendu, la bobine électrique 170 n'est pas alimentée,
    • - les branches principales 144, 145 du ressort de maintien 140 sollicitent la palette d'actionnement 190 en appui contre la bobine électrique 170 et par conséquent
    • - l'embout 182 du noyau plongueur 180 est repoussé à l'intérieur de la bobine 170 par la palette d'actionnement 190.
  • Pour assurer l'armement du disjoncteur, le levier d'armement 150 doit être déplacé à translation le long de l'axe 0-0 à l'encontredu ressort hélicoïdal 160.
  • Lorsque l'encoche 151 du levier d'armement 150 est disposée en regard de la branche auxiliaire 141 du ressort de maintien 140, cette dernière tombe dans l'encoche 150 grâce à l'élasticité du ressort.
  • Lorsque ensuite le levier d'armement 150 est relâché, le ressort hélicoïdal 160 déplace à nouveau le levier d'armement 150 en éloignement de la plaque 50 du circuit imprimé et déplace simultanément l'étrier de commande 130 puisque la branche auxiliaire 141 du ressort 14u est emprisonnée dans l'encoche 151 en appui contre la surface 153 précitée.
  • Ce déplacement à translation de l'étrier de commande 130 le long de l'axe 0-0 est accompagné d'un déplacement élastique des plots de contact 124 et 125 contre les plots 114 et 115.
  • Les lames de contact électrique 62, 63, 64 et 65 sont alors alimentées par l'intermédiaire des plots 114,. 124 d'une part et 115, 125 d'autre part.
  • Le dispositif est prêt à l'utilisation.
  • Lorsqu'une différence de potentiel, due à un défaut est détectée par le pont redresseur 13, entre le conducteur de terre et une borne de masse locale, une tension continue apparaît au niveau des sorties du pont redresseur, pour mettre sous tension le bobinage du relais 11 qui alimente la bobine électrique 170.
  • En conséquence :
    • - le corps 181 du noyau plongeur 180 est attiré à l'intérieur de la bobine électrique 170,
    • - l'embout 182 émerge alors à l'avant de la bobine électrique 170 et fait pivoter la palette d'actionnement 190 autour d'un axe perpendiculaire au plan de symétrie O-o-A-A,
    • - cette palette 190 vient en appui contre les branches principales 144, 145 du ressort de maintien 140 et fait pivoter celui-ci, par pliage, au niveau des boucles 146, 147,
    • - la branche auxiliaire 141 du ressort de maintien 140 sort de l'encoche 151 pour libérer le levier d'armement 150,
    • - le ressort hélicoïdal 160 repousse le levier d'armement 150 en éloignement de la plaque 50 de circuit imprimé,
    • - l'étrier de commande 130 est libéré et les lamelles élastiques 122, 123 repoussent celui-ci en éloignement du levier d'armement 150 et séparent les paires de plots de contact 114, 124 et 115, 125.
  • Le dispositif revient alors dans la position initiale représentée sur la figure 1 et les lames de contacts électriques 62, 63, 64 et 65 sont à nouveau non alimentées.
  • On remarquera que grâce à l'agencement précité du ressort de maintien 140 réalisé par pliage d'un fil type corde à piano, ce ressort présente une rigidité importante dans la direction de déplacement du levier d'armement 150 et par contre possède une souplesse importante perpendiculairement à la direction de déplacement du levier.
  • Cette disposition d'une part garantit un verrouillage sûr du ressort de maintien dans l'encoche 151 du levier d'armement 150, d'autre part permet de libérer le ressort 160 grâce à une énergie électrique relativement faible délivrée à la bobine électrique 170. De plus une variante de l'invention prévoit d'alimenter cette bobine non plus directement par le contact du relais mais par l'intermédiaire de deux thyristors connectés conformément à la figure 6. Ceci dans le but d'augmenter la puissance commandée ainsi que la fiabilité.
  • Sur cette figure 6, on aperçoit deux thyristors Th1 et Th2 montés tête-bêche en parallèle et connectés par l'intermédiaire du bobinage 170 entre la ligne de neutre et la ligne de phase, en aval du disjoncteur.
  • Le contact du relais 11 est disposé entre les gachettes des thyristors Th1 et Th2, par l'intermédiaire d'une résistance R1.
  • De plus, des diodes D10, D11 sont respectivement associées auxthyristor4 les cathodes des diodes D10. D11 étant reliées aux gachettes des thyristors, les anodes des diodes D10, D11 étant reliées aux cathodes des thyristors.
  • Bien entendu, la présente invention n'est aucunement limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.
  • On notera en particulier que la disposition de la bobine électrique 170 du noyau plongeur 180 associé et de la palette d'actionnement 190 est susceptible de nombreuses variantes de réalisation.
  • La disposition symétrique du dispositif disjoncteur 100 supprime tout réglage.
  • Par ailleurs, l'installation de la totalité des éléments du disjoncteur 100 et du dispositif de commande de celui-ci sur une plaque 50 commune facilite largement le montage.
  • Les dispositions proposées par la présente invention permettent de commander des contacts électriques qui au repos sont commandés soit à l'ouverture, soit à la fermeture.

Claims (9)

1. Dispositif d'alimentation électrique à disjoncteur, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins :
- un contact électrique fixe (110, 111),
- un contact électrique (120, 121) mobile en regard du contact électrique fixe et sollicité en éloignement de celui-ci par un organe élastique (122, 123),
- un étrier de commande (130) mobile entre une position de travail dans laquelle l'étrier amène le contact électrique mobile (120, 121) en appui contre le contact électrique fixe (110, 111), et une position de repos dans laquelle les contacts électriques sont séparés, grâce à l'organe élastique,
- un levier d'armement (150) mobile entre une position de verrouillage et une position de déverrouillage,
- un ressort de maintien (140) filiforme, solidaire de l'étrier, qui comprend au moins une branche principale (144, 145) qui s'étend sensiblement parallèlement à la direction de translation du levier d'armement (150), et par laquelle le ressort de maintien (140) est fixé sur l'étrier (130), et une branche auxiliaire (141) qui s'étend transversalement à la direction de translation du levier d'armement (150), et par laquelle le ressort de maintien (140) vient en prise avec une encoche (151) réalisée dans le levier (150) lorsque celui-ci est porté en position de verrouillage pour maintenir l'étrier en position de travail, le ressort de maintien (140) présentant une rigidité importante dans la direction de déplacement du levier d'armement (150) et par contre une souplesse importante perpendiculairement à la direction de déplacement du levier (150):
- des moyens de sollicitation élastique (160) aptes à solliciter le levier d'armement (150) vers la position de déverrouillage,
- une bobine électrique (170) et
- une masse magnétique (180) commandée en déplacement par la bobine, pour déverrouiller le ressort de maintien (140) et le levier d'armement (150).
2. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le levier d'armement (150) est mobile à translation entre la position de verrouillage et la position de déverrouillage et l'encoche (151) ménagée dans celui-ci possède une surface d'appui (153), pour le ressort de maintien (140), qui s'étend perpendiculairement à la direction de translation.
3. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la branche principale (144, 145) est montée à pivotement sur l'étrier de commande (130).
4. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le ressort de maintien (140) est formé à l'aide de corde à piano.
5. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le ressort de maintien (140) est formé par pliage d'un fil type corde à piano sous forme
- d'une branche auxiliaire (141) qui s'étend transversalement à la direction de translation du levier d'armement (150) et par laquelle le ressort de maintien (140) vient en prise avec l'encoche (151) du levier (150) prolongée par
- deux branches principales (144, 145) sensiblement parallèles entre elles et parallèles à la direction de translation du levier d'armement (150),
- deux boucles (146, 147) prévues respectivement aux extrémités des branches principales (144, 145) opposées à la branche auxiliaire (141). et par laquelle le ressort (140) est monté à pivotement sur l'étrier de commande (130) et,
- deux ailes de renvoi (148, 149) prolongeant respectivement les boucles engagées dans l'étrier (130) pour solliciter la branche auxiliaire en appui contre le levier d'armement.
6. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'axe (A-A) de la bobine (170) s'étend perpendiculairement au levier d'armement (150).
7. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 à.6, caractérisé par le fait qu'une palette d'actionnement (190) est montée à pivotement entre le ressort de maintien (140) et la masse magnétique (180).
8. Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la masse magnétique est une masse magnétique (180) comprenant un corps principal (181) prolongé axialement par un embout (182) de plus faible section.
9. Prise électrique, caractérisée par le fait qu'elle comprend dans un boîtier (200, 210) un dispositif disjoncteur conforme à l'une des revendications 1 à 8, et un dispositif de commande de disjoncteur.
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