EP4139946B1 - Disjoncteur a commande de declenchement electronique - Google Patents

Disjoncteur a commande de declenchement electronique Download PDF

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EP4139946B1
EP4139946B1 EP21720478.3A EP21720478A EP4139946B1 EP 4139946 B1 EP4139946 B1 EP 4139946B1 EP 21720478 A EP21720478 A EP 21720478A EP 4139946 B1 EP4139946 B1 EP 4139946B1
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EP
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circuit
state
control
switch
coil
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Vincent GACEUS
Sylvain HAZEMANN
Alexandre HEITZ
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Hager Electro SAS
Original Assignee
Hager Electro SAS
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    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H71/123—Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit
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    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/20—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition
    • H01H2083/203—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition with shunt trip circuits, e.g. NC contact in an undervoltage coil circuit

Definitions

  • the present invention relates to the field of circuit protection against faults such as short circuits and relates to a circuit breaker with electronic trip control.
  • protective devices such as circuit breakers is to interrupt electrical current in the event of a fault in an electrical circuit.
  • selectivity consists of coordinating these protection devices so that, when a fault appears in a circuit to be protected, only the protection device closest to the fault trips, avoiding thus putting the rest of the electrical installation out of service.
  • the selectivity between an upstream circuit breaker and a downstream circuit breaker is said to be total if it is ensured up to the presumed maximum value of the short-circuit current where the downstream circuit breaker is installed.
  • a selectivity limit is defined to indicate the short-circuit current value below which only the downstream circuit breaker will trip.
  • the current supply to the electronic processing unit is generally provided by at least one of the current paths and a power supply device such as a current transformer functionally connected to said current path.
  • the trigger control signal emitted by the electronic processing unit generally activates a controlled switch, of the transistor type (MOSFET), which further comprises the circuit breaker, said switch being capable, when controlled, in the closed state , to close a circuit connecting the coil of the actuator to a power supply potential and to a reference potential, said closure having the effect of causing the current to circulate in the coil to supply it with current allowing triggering.
  • a controlled switch of the transistor type (MOSFET)
  • these circuit breakers also include a control handle which protrudes from the circuit breaker housing and is connected to the movable main contact by the opening mechanism to allow manual tripping of the circuit breaker.
  • the electronic processing unit is additionally configured to be able to control the electrical state of the actuator coil.
  • the coil must be supplied with current, that is to say with a current lower than its nominal tripping current or low enough not to lead to tripping, which is achieved by means of a circuit monitoring of said electronic processing unit.
  • a problem encountered with these circuit breakers with electronic trip control is the electromagnetic influence between the parts that compose it. Indeed, the integration constraints in this type of protection device require the parts to be arranged in a reduced and compact volume, that is to say close to each other. A consequence is that the influence between these parts increases and in particular the electromagnetic influences generated by at least one of the current paths on the coil. Indeed, at least one of the current paths is generally located near the coil and oriented, at least in part, perpendicular or transverse to the axis of the actuator so that said current path can generate a field magnetic opposing the holding force of the magnet and then having the effect of causing the core to move and consequently tripping the circuit breaker. Thus at least one of the current paths or other external magnetic or electromagnetic influence can cause a malfunction of the circuit breaker through untimely tripping of the latter. A consequence of this dysfunction is a loss of selectivity.
  • the document EP 2 660 843 A1 describes a circuit breaker with electronic tripping control according to the preamble of claim 1.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks by proposing a circuit breaker with electronic tripping control making it possible to inhibit the magnetic influences likely to be exerted on the coil and to cause untimely tripping of the circuit breaker, and in particular magnetic influences coming from at least one of the current paths, in particular when the current path extends, at least in part, transversely or perpendicularly to the axis of the actuator .
  • the circuit breaker with electronic tripping control comprising a current detector capable of detecting the current circulating in the or at least one of the current channels and of emitting an acquisition signal representative of said current, an electronic trigger comprising an electronic processing unit configured to be able to process said acquisition signal and emit a trigger control signal when a trigger threshold is exceeded, an actuator controlled in triggering by said trigger control signal and comprising a coil, and an opening mechanism capable of being actuated by said actuator to open at least one main contact interrupting the electric current in the current path(s) concerned, and a power supply, is essentially characterized in that it further comprises a circuit for inhibiting magnetic influences on the actuator capable of causing unwanted triggering, said inhibition circuit being capable of short-circuiting the coil when it is controlled in a closed state to achieve inhibition and of not short-circuiting the coil when it
  • At least one of the current paths capable of exerting a magnetic influence on the coil, extends, at least in part, transversely or perpendicularly to the axis of the actuator.
  • the power supply A may or may not be integrated into the electronic trigger 3, I2, 4, 5 and makes it possible to supply energy, that is to say current and/or voltage, to the electronic processing unit 3. and the coil 10 of the actuator 1, as well as, where applicable, the other electrical or electronic elements or components constituting the circuit breaker and requiring such a power supply. It can be carried out by at least one of the current channels L1, L2, L3, for example by means of a current transformer D' which it can include functionally connected to said current channel L1, L2 or L3.
  • such a circuit breaker further comprises an inhibition circuit I1, 2, 2', magnetic influences on the actuator 1 capable of causing unwanted tripping, said inhibition circuit I1, 2, 2' being capable of short-circuiting the coil 10 when it is controlled in a closed state to achieve inhibition and not short-circuiting the coil 10 when it is controlled in an open state.
  • Magnetic influences must be understood according to the present invention as being magnetic or electromagnetic influences.
  • the electronic processing unit 3 is further configured to be able to control said inhibition circuit I1, 2, 2' and to coordinate the emission of the trigger control signal with the control of said circuit d 'inhibition I1, 2, 2' so as not to short-circuit coil 10 at the same time as triggering.
  • control of the inhibition circuit I1, 2, 2' in the closed state by the electronic processing unit 3 can be carried out permanently, cyclically or punctually.
  • the command is carried out permanently, it will be interrupted by the electronic processing unit 3 during a trigger so as not to short-circuit the coil 10 at the same time as said trigger.
  • a magnetic influence capable of being exerted on the actuator 1 can be that generated by at least one of the current paths L1, L2, L3 oriented transversely or perpendicularly to the axis X of the actuator 1 and arranged near the actuator 1 ( figures 1 And 5 ) or a part of at least one of said current path L1, L2, L3 oriented transversely or perpendicular to the axis X of the actuator 1 and arranged near the actuator 1.
  • this consists of a switch 11, called a short-circuit switch, controlled by the electronic processing unit 3 and connected directly to the terminals of the coil 10 (embodiment not shown in the attached figures) or via one or more electrical conductor(s) 2, 2' of zero or negligible resistance (see in particular the figure 2 And 3 ) and/or an electrical component of zero or negligible resistance.
  • the coil 10 in a known manner, surrounds a movable core 11, such as an iron core and a spring 12 to compression and a permanent magnet 13.
  • the permanent magnet 13 tends to maintain the core 11 in the coil 10 by attracting it by its magnetic field when no other field comes to oppose and exceed it, which core 11 compresses the spring 12.
  • a trigger current flows in the coil 10 and the latter then generates a magnetic field which opposes and exceeds that of the permanent magnet 13 , which has the effect of moving said core 11 axially aided by the thrust force of the spring 12 against the force of attraction of the permanent magnet 13 and of actuating the opening mechanism not shown on the appended figures.
  • the short-circuit switch I1 is a transistor, preferably a MOSFET type field effect transistor. Such a transistor is designed to operate in blocked or saturated mode.
  • the electronic trigger 3, I2, 4, 5 may comprise a switch I2, called the control switch I2, controlled by the electronic processing unit 3 and capable of being activated in closing by the trigger control signal emitted by the latter to supply electric current to the coil 10 and triggering.
  • the control switch I2 is a transistor, preferably a field effect transistor of the MOSFET type.
  • the coil 10 is connected, via one of its terminals, to a potential Vs of the power supply A for its current supply and, via its other terminal, via the control switch I2, to a reference potential GND .
  • the control switch I2 is thus able to open or close the circuit supplying current to the coil 10 under the control of the electronic processing unit 3.
  • the coordination of the control makes it possible to coordinate the control of the two switches I1, I2 so as to short-circuit the coil 10 of the actuator 1 when said coil 10 is not piloted/controlled by the electronic processing unit 3, that is to say that the control switch I2 is not closed, this is to avoid electrical conduction simultaneous operation of said switches I1, I2 leading to a short circuit of the power supply of the electronic trigger 3, I2, 4, 5 and the actuator 1 resulting in a loss of the protection function of the circuit breaker.
  • the electronic processing unit 3 is configured to simultaneously control the two switches I1, I2 to switch them to another closed state or opening ( figures 7 and 8 ). Simultaneous control, as will be seen later, is carried out more particularly by taking into account their switching time (Opening time I1, Closing time I2, Closing time I1, Opening time I2, on the figures 7 and 8 ) which can be different depending on whether it is an opening command (Opening time I1 or I2, on the figures 7 and 8 ) or a closing command (Closing time I1 or I2, on the figures 7 and 8 ).
  • the present invention can provide that the electronic trigger 3, I2, 4, 5 further comprises a delay circuit 5 capable of delaying the command of the switch I1 or I2 intended to be switched from a first state to a second state in relation to the control of the other switch I1 or I2 intended to be switched from the second state to the first state, this following a simultaneous command of the two switches I1, I2 to switch them, one, from the first state to the second state and, the other, from the second state to the first state and considering that the switching (Closing time I1 or I2 on the figure 8 ) from the first state to the second state is faster than that (Opening time I1 or I2 on the figure 8 ) from the second state to the first state.
  • a delay circuit 5 capable of delaying the command of the switch I1 or I2 intended to be switched from a first state to a second state in relation to the control of the other switch I1 or I2 intended to be switched from the second state to the first state, this following a simultaneous command of the two switches I1, I2 to switch them,
  • the first state can be an opening state and the second state can be a closing state of the switch I1, I2 concerned.
  • the switching of each switch I1, I2 from the open state to the closed state (Closing time I1 or I2) is then faster than their switching from the closed state to the open state ( Opening time I1 or I2) and the delay circuit 5 will then delay, as can be seen on the figure 8 , the control of the switch I1, I2 concerned to switch it from the open state to the closed state in relation to the control of the other switch concerned I1, I2 to switch it from the closed state in the open state so that the two switches I1, I2 are not switched simultaneously in the same closed state.
  • the delay circuit 5 can consist of an electronic circuit, preferably a logic circuit, connected to the electronic processing unit 3 for its control and to the two short-circuit and control switches I1, I2 respectively , said delay circuit 5 being capable of affecting at the output of the electronic processing unit 3 a delay on the control of one of the switches I1, I2 relative to the control of the other control of the other switch continued to simultaneous control of the latter by the electronic processing unit 3 ( figures 3 And 4 ).
  • the logic circuit forming the delay circuit 5 can comprise a first logic gate 50 of the “or” type whose output is connected to the short-circuit switch I1 through an adaptation of the voltage level, the case applicable to the gate of the field effect transistor forming said short-circuit switch I1, and a second logic gate 51 of the “and” type whose output is connected to the control switch I2, where appropriate to the gate of the field effect transistor forming said short circuit switch I1.
  • One of the inputs of the first logic gate 50 is connected to the output of a third “or” type gate 52.
  • the two inputs of the third door 52 form the inputs of the logic circuit and are connected to the electronic processing circuit 3 to receive the short-circuit and control signals respectively.
  • One of the inputs of the second door 51 is connected to one of the two inputs of the third door 52 of “or” type.
  • An RC circuit 53, 54 is connected to one of the two other inputs of each logic gate 51, 52.
  • the delay circuit 5 can also be provided in another embodiment by being integrated into the electronic processing unit 3.
  • the circuit breaker can further comprise, in a known manner, a monitoring circuit 4 allowing, by monitoring the electrical continuity of the coil 10, to control its state and that of the actuator 1 and more particularly depending on whether continuity is ensured or not the functional presence or functional absence of coil 10 ( figure 2 , 3 And 4 ).
  • a monitoring circuit 4 is controlled by the electronic processing unit 3 and may include a switch I3 controlled by the electronic processing unit 3.
  • the switch I3 is a transistor, preferably a field effect transistor of the MOSFET type.
  • the electronic processing unit 3 can be configured to coordinate the commands of the three switches I1, I2, I3 and therefore the three functions of short-circuit, triggering control and monitoring. More particularly, the electronic processing unit 3 can be configured so that the duration of the opening of the short-circuit switch I1 is sufficiently short to avoid unwanted triggering if a magnetic disturbance occurs at the time of monitoring. of the state of the circuit breaker and long enough to allow the monitoring function to detect an anomaly on the actuator 1 and more particularly on the coil 10 ( Figure 6 ).
  • the magnetic trigger device mounted in such a protection device thus allows, by short-circuiting the coil 10 the actuator 1, so as to allow the circulation of an induced current in the coil 10 opposing the cause which gave rise to it, to compensate and therefore inhibit the magnetic influence of the current path on the actuator 1 and more particularly on the core 11.
  • Such a device can also be used to compensate and therefore inhibit magnetic influences from other electrical elements.
  • the triggering device thanks to the coordination, makes it possible to maintain the known control function of the actuator 1, and more particularly the coil 10, and/or, where appropriate, the monitoring function, while ensuring the new short-circuit function making it possible to inhibit magnetic influences on actuator 1 and likely to cause unwanted tripping of the circuit breaker.

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Description

  • La présente invention concerne le domaine de la protection des circuits contre les défauts tels que les courts-circuits et a pour objet un disjoncteur à commande de déclenchement électronique.
  • La fonction des appareils de protection tels que les disjoncteurs est d'interrompre le courant électrique en cas de défaut dans un circuit électrique.
  • Dans une installation comprenant une pluralité d'appareils de protection, la sélectivité consiste à coordonner ces appareils de protection de sorte que, lorsqu'un défaut apparaît dans un circuit à protéger, seul l'appareil de protection le plus proche du défaut déclenche, évitant ainsi la mise hors service du reste de l'installation électrique. Cette méthode de coordination améliorée des appareils de protection permet d'assurer la continuité de service.
  • On connaît plusieurs techniques de sélectivité, notamment la sélectivité ampère métrique qui joue sur les seuils de déclenchement des disjoncteurs amont et des disjoncteurs aval et la sélectivité chronométrique qui consiste à retarder le déclenchement du disjoncteur amont pour que le disjoncteur aval déclenche en premier lorsque le seuil de déclenchement est franchi.
  • La sélectivité entre un disjoncteur amont et un disjoncteur aval est dite totale si elle est assurée jusqu'à la valeur maximale présumée du courant de court-circuit où le disjoncteur aval est installé. Une limite de sélectivité est définie pour indiquer la valeur de courant de court-circuit en dessous de laquelle seul le disjoncteur aval déclenchera.
  • Parmi les appareils de protection électrique concernés par la sélectivité, les disjoncteurs à commande de déclenchement électronique assurent une protection contre au moins un type de défaut tel qu'un court-circuit survenant dans un circuit électrique. Ces disjoncteurs sont aptes, lorsque survient le défaut, à déclencher en ouvrant au moins un contact principal interrompant le courant dans au moins une voie de courant traversant ledit disjoncteur et reliée fonctionnellement au circuit électrique. Un tel disjoncteur comprend généralement :
    • un détecteur de courant permettant de détecter le courant dans la ou au moins l'une des voie(s) de courant. Il comprend à cet effet un capteur de courant par voie de courant et un circuit de conditionnement émettant des signaux d'acquisition représentatifs du courant circulant dans la voie de courant concernée,
    • un déclencheur électronique comprenant une unité de traitement électronique, analogique ou à microprocesseur, configurée pour pouvoir traiter les signaux d'acquisition émis par le détecteur et émettre un signal de commande de déclenchement, instantanément ou de façon temporisée, lors du dépassement d'un seuil de déclenchement,
    • un actionneur piloté en déclenchement par le signal de commande de déclenchement et comprenant une bobine, du type bobine d'électroaimant, entourant un noyau mobile, généralement un noyau de fer, un ressort à compression et un aimant permanent. Lorsque l'actionneur n'est pas déclenché, le noyau est attiré par l'aimant permanent dans la bobine. Lors du déclenchement, la bobine est alimentée en courant et génère un champ magnétique qui s'oppose et dépasse celui de l'aimant permanent, ce qui a pour effet de déplacer axialement ledit noyau aidé par la force de poussée du ressort et d'actionner alors un mécanisme d'ouverture,
    • ledit mécanisme d'ouverture, connu également sous le nom de mécanisme de serrure, apte, sous l'effet du déplacement dudit percuteur, à actionner l'ouverture du contact principal, et
    • une alimentation, intégrée ou non dans le déclencheur électronique, permettant d'alimenter en énergie, c'est-à-dire en courant et en tension, l'unité de traitement électronique et la bobine de l'actionneur.
  • L'alimentation en courant de l'unité de traitement électronique est généralement assurée par au moins l'une des voies de courant et d'un dispositif d'alimentation tel qu'un transformateur de courant relié fonctionnellement à ladite voie de courant.
  • Le signal de commande de déclenchement émis par l'unité de traitement électronique active généralement un interrupteur commandé, du type transistor (MOSFET), que comprend en outre le disjoncteur, ledit interrupteur étant apte, lorsqu'il est commandé à l'état de fermeture, à fermer un circuit reliant la bobine de l'actionneur à un potentiel de l'alimentation et à un potentiel de référence, ladite fermeture ayant pour effet de faire circuler le courant dans la bobine pour l'alimenter en courant permettant le déclenchement.
  • Généralement; ces disjoncteurs comprennent également une manette de commande qui dépasse du boîtier du disjoncteur et est reliée au contact principal mobile par le mécanisme d'ouverture pour permettre le déclenchement manuel du disjoncteur.
  • D'autre part, dans de tels disjoncteurs, l'unité de traitement électronique est en outre configurée pour pouvoir contrôler l'état électrique de la bobine de l'actionneur. Pour effectuer ce contrôle, la bobine doit être alimentée en courant, c'est-à-dire par un courant inférieur à son courant nominal de déclenchement ou suffisamment faible pour ne pas mener au déclenchement, ce qui est réalisé au moyen d'un circuit de surveillance de ladite unité de traitement électronique.
  • Un problème rencontré avec ces disjoncteurs à commande de déclenchement électronique est l'influence électromagnétique entre les pièces qui le composent. En effet, les contraintes d'intégration dans ce type d'appareil de protection imposent de disposer les pièces dans un volume réduit et compact, c'est-à-dire à proximité les unes des autres. Une conséquence est que l'influence entre ces pièces augmente et notamment les influences électromagnétiques générées par au moins l'une des voies de courant sur la bobine. En effet, au moins l'une des voies de courant est généralement située à proximité de la bobine et orientée, au moins en partie, perpendiculairement ou transversalement à l'axe de l'actionneur de sorte que ladite voie de courant peut générer un champ magnétique s'opposant à la force de maintien de l'aimant et ayant alors pour effet de provoquer le déplacement du noyau et de déclencher en conséquence le disjoncteur. Ainsi au moins l'une des voies de courant ou autre influence magnétique ou électromagnétique extérieure peut entrainer un dysfonctionnement du disjoncteur par des déclenchements intempestifs de ce dernier. Une conséquence de ce dysfonctionnement est une perte de sélectivité.
  • Le document EP 2 660 843 A1 décrit un disjoncteur avec commande de déclenchement électronique selon le préambule de la revendication 1.
  • La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un disjoncteur à commande de déclenchement électronique permettant d'inhiber les influences magnétiques susceptibles de s'exercer sur la bobine et de provoquer un déclenchement intempestif du disjoncteur, et notamment des influences magnétiques provenant d'au moins l'une des voies de courant, notamment lorsque la voie de courant s'étend, au moins en partie, transversalement ou perpendiculairement à l'axe de l'actionneur.
  • A cet effet, le disjoncteur avec commande de déclenchement électronique, selon la présente invention, ledit disjoncteur étant traversé par au moins une voie de courant et apte à assurer une protection contre au moins un défaut du type court-circuit survenant dans un circuit électrique relié à ladite voie de courant et comprenant un détecteur de courant apte à détecter le courant circulant dans la ou au moins l'une des voies de courant et à émettre un signal d'acquisition représentatif dudit courant, un déclencheur électronique comprenant une unité de traitement électronique configurée pour pouvoir traiter ledit signal d'acquisition et émettre un signal de commande de déclenchement lors du dépassement d'un seuil de déclenchement, un actionneur piloté en déclenchement par ledit signal de commande de déclenchement et comprenant une bobine, et un mécanisme d'ouverture apte à être actionné par ledit actionneur pour ouvrir au moins un contact principal interrompant le courant électrique dans la ou les voies de courant concernées, et une alimentation, se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend en outre un circuit d'inhibition des influences magnétiques sur l'actionneur susceptibles de provoquer un déclenchement intempestif, ledit circuit d'inhibition étant apte à court-circuiter la bobine lorsqu'il est commandé dans un état de fermeture pour réaliser l'inhibition et à ne pas court-circuiter la bobine lorsqu'il est commandé dans un état d'ouverture et en ce que l'unité de traitement électronique est configurée en outre pour pouvoir commander ledit circuit d'inhibition et pour coordonner l'émission du signal de commande de déclenchement avec la commande dudit circuit d'inhibition de sorte à ne pas court-circuiter la bobine en même temps que le déclenchement.
  • Selon une caractéristique particulière d'un tel disjoncteur, au moins l'une des voies de courant, susceptible d'exercer une influence magnétique sur la bobine, s'étend, au moins en partie, transversalement ou perpendiculairement à l'axe de l'actionneur.
  • L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
    • [Fig. 1] est un schéma bloc fonctionnel du disjoncteur à commande de déclenchement électronique, selon la présente invention,
    • [Fig. 2] montre le schéma électrique du déclencheur électronique et de l'actionneur électromagnétique du disjoncteur représenté sur la figure 1 qui comprend en outre un circuit de surveillance de l'actionneur,
    • Fig. 3] montre le schéma électrique représenté sur la figure 2, dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention dans laquelle le déclencheur électronique comprend en outre un circuit de retard,
    • Fig. 4] montre le schéma électrique détaillé du disjoncteur représenté sur la figure 3, sans l'actionneur,
    • [Fig. 5] est une coupe transversale de l'actionneur du dispositif de déclenchement représenté sur la figure 1 ou 3 disposé au-dessus de l'une des trois voies de courant orientées perpendiculairement à l'axe de l'actionneur,
    • [Fig. 6] représente un chronogramme sur la surveillance par le circuit de surveillance de l'état de l'actionneur et de la commande des deux interrupteurs, respectivement de court-circuit et de pilotage,
    • [Fig. 7] représente un chronogramme de l'état ouvert ou fermé des deux interrupteurs et de la commande simultanée desdits interrupteurs du disjoncteur selon la présente invention, dans une forme de réalisation sans le circuit de retard,
    • [Fig. 8] montre le chronogramme représenté sur la figure 7 avec le circuit de retard.
  • Les figures annexées 1 à 8 concernent un disjoncteur avec déclencheur électronique, selon la présente invention, ledit disjoncteur étant traversé par au moins une voie de courant L1, L2, L3 et apte à assurer une protection contre au moins un défaut du type court-circuit survenant dans un circuit électrique relié à la ou chaque voie de courant L1, L2, L3 et comprenant :
    • un détecteur D de courant apte à détecter le courant circulant dans la ou au moins l'une des voies de courant L1, L2, L3 et à émettre un signal d'acquisition représentatif dudit courant. I peut comprendre à cet effet au moins un capteur D0 apte à détecter le courant circulant dans la voie de courant L1, L2 ou L3 concernée et un circuit de conditionnement D1 émettant les signaux d'acquisition représentatifs du courant détecté par le ou les capteur(s) D0
    • un déclencheur électronique 3, I2, 4, 5 comprenant une unité de traitement électronique 3 configurée pour pouvoir traiter ledit signal d'acquisition émis par le détecteur D et émettre un signal de commande de déclenchement lors du dépassement d'un seuil de déclenchement,
    • un actionneur 1 piloté en déclenchement par ledit signal de commande de déclenchement et comprenant une bobine 10, notamment du type bobine d'électroaimant, et,
    • et un mécanisme d'ouverture, connu également sous le nom de mécanisme de serrure, est apte à être actionné par ledit actionneur 1 pour ouvrir au moins un contact principal C1, C2, C3 apte à interrompre le courant dans la ou l'une des voies de courant concernées L1, L2, L3,
    une alimentation A,
  • L'alimentation A peut être intégrée ou non dans le déclencheur électronique 3, I2, 4, 5 et permet d'alimenter en énergie, c'est-à-dire en courant et/ou en tension, l'unité de traitement électronique 3 et la bobine 10 de l'actionneur 1, ainsi que, le cas échéant, les autres éléments ou composants électriques ou électroniques constituant le disjoncteur et nécessitant une telle alimentation. Elle peut être réalisée par au moins l'une des voies de courant L1, L2, L3, par exemple au moyen d'un transformateur de courant D' qu'elle peut comprendre relié fonctionnellement à ladite voie de courant L1, L2 ou L3.
  • Conformément à la présente invention un tel disjoncteur comprend en outre un circuit d'inhibition I1, 2, 2', des influences magnétiques sur l'actionneur 1 susceptibles de provoquer un déclenchement intempestif, ledit circuit d'inhibition I1, 2, 2' étant apte à court-circuiter la bobine 10 lorsqu'il est commandé dans un état de fermeture pour réaliser l'inhibition et à ne pas court-circuiter la bobine 10 lorsqu'il est commandé dans un état d'ouverture.
  • Les influences magnétiques doivent être comprises selon la présente invention comme étant des influences magnétiques ou électromagnétiques.
  • Toujours conformément à la présente invention, l'unité de traitement électronique 3 est configurée en outre pour pouvoir commander ledit circuit d'inhibition I1, 2, 2' et pour coordonner l'émission du signal de commande de déclenchement avec la commande dudit circuit d'inhibition I1, 2, 2' de sorte à ne pas court-circuiter la bobine 10 en même temps que le déclenchement.
  • On comprendra que la commande du circuit d'inhibition I1, 2, 2' dans l'état de fermeture par l'unité de traitement électronique 3 peut être réalisée de manière permanente, cyclique ou ponctuelle. Dans le cas où la commande est réalisée de manière permanente, celle-ci sera interrompue par l'unité de traitement électronique 3 lors d'un déclenchement de sorte à ne pas court-circuiter la bobine 10 en même temps que ledit déclenchement.
  • Le court-circuit de la bobine 10 ainsi créé par le circuit d'inhibition I1, 2, 2' permet la circulation d'un courant induit dans la bobine 10 qui s'oppose à la cause qui lui a donné naissance et compense ainsi les influences magnétiques s'exerçant sur l'actionneur 1. Une influence magnétique susceptible de s'exercer sur l'actionneur 1 peut être celle générée par au moins l'une des voies de courant L1, L2, L3 orientée transversalement ou perpendiculairement à l'axe X de l'actionneur 1 et disposée à proximité de l'actionneur 1 (figures 1 et 5) ou d'une partie d'au moins l'une desdites ladite voie de courant L1, L2, L3 orientée transversalement ou perpendiculairement à l'axe X de l'actionneur 1 et disposée à proximité de l'actionneur 1.
  • Dans une forme de réalisation préférentielle du circuit d'inhibition I1, 2, 2' celui-ci consiste en un interrupteur 11, dit interrupteur de court-circuit, commandé par l'unité de traitement électronique 3 et connecté directement aux bornes de la bobine 10 (forme de réalisation non représentée sur les figures annexées) ou par l'intermédiaire d'un ou plusieurs conducteur(s) 2, 2' électrique(s) de résistance nulle ou négligeable (voir notamment les figures 2 et 3) et/ou d'un composant électrique de résistance nulle ou négligeable.
  • Si on se réfère à la figure 5 on peut voir que la bobine 10, de manière connue, entoure un noyau 11 mobile, tel qu'un noyau de fer et à un ressort 12 à compression et un aimant permanent 13. L'aimant permanent 13 tend à maintenir le noyau 11 dans la bobine 10 en l'attirant par son champ magnétique lorsqu'aucun autre champ ne vient s'opposer et dépasser celui-ci, lequel noyau 11 comprime le ressort 12. Lors d'un déclenchement commandé par l'unité de traitement électronique 3, un courant de déclenchement circule dans la bobine 10 et celle-ci génère alors un champ magnétique qui s'oppose et dépasse celui de l'aimant permanent 13, ce qui a pour effet de déplacer axialement ledit noyau 11 aidé par la force de poussée du ressort 12 à l'encontre de la force d'attraction de l'aimant permanent 13 et d'actionner le mécanisme d'ouverture non représenté sur les figures annexées.
  • De préférence, comme on peut le voir sur la figure 4, l'interrupteur I1 de court-circuit, est un transistor, de préférence un transistor à effet de champ du type MOSFET. Un tel transistor est prévu pour fonctionner en régime bloqué ou saturé.
  • De manière connue, si on se réfère plus particulièrement aux figures 2, 3, 4, 7 et 8, le déclencheur électronique 3, I2, 4, 5 peut comprendre un interrupteur I2, dit interrupteur I2 de pilotage, commandé par l'unité de traitement électronique 3 et apte à être activé en fermeture par le signal de commande de déclenchement émis par cette dernière pour alimenter en courant électrique la bobine 10 et réaliser le déclenchement. De préférence, comme on peut le voir sur la figure 4, l'interrupteur I2 de pilotage est un transistor, préférentiellement un transistor à effet de champ du type MOSFET.
  • On peut voir plus particulièrement sur les figures 2 et 3 que la bobine 10 est connectée, par l'une de ses bornes, à un potentiel Vs de l'alimentation A pour son alimentation en courant et, par son autre borne, via l'interrupteur I2 de pilotage, à un potentiel de référence GND. L'interrupteur I2 de pilotage est ainsi apte à ouvrir ou fermer le circuit alimentant en courant la bobine 10 sous la commande de l'unité électronique de traitement 3.
  • La coordination de la commande, selon la présente invention, permet de coordonner la commande des deux interrupteurs I1, I2 de sorte à court-circuiter la bobine 10 de l'actionneur 1 lorsque ladite bobine 10 n'est pas pilotée/commandée par l'unité de traitement électronique 3, c'est-à-dire que l'interrupteur I2 de pilotage n'est pas commandé en fermeture, ceci pour éviter une conduction électrique simultanée desdits interrupteurs I1, I2 conduisant à un court-circuit de l'alimentation du déclencheur électronique 3, I2, 4, 5 et de l'actionneur 1 se traduisant par une perte de la fonction de protection du disjoncteur.
  • Dans une forme préférentielle de la commande des deux interrupteurs I1, I2 respectivement de court-circuit et de pilotage, l'unité de traitement électronique 3 est configurée pour commander simultanément les deux interrupteurs I1, I2 pour les commuter dans un autre état de fermeture ou d'ouverture (figures 7 et 8). La commande simultanée, comme on le verra par la suite, est réalisée plus particulièrement en tenant compte de leur temps de commutation (Temps d'ouverture I1, Temps de fermeture I2, Temps de fermeture I1, Temps d'ouverture I2, sur les figures 7 et 8) qui peut être différent selon qu'il s'agit d'une commande à l'ouverture (Temps d'ouverture I1 ou I2, sur les figure 7 et 8) ou d'une commande à la fermeture (Temps de fermeture I1 ou I2, sur les figures 7 et 8).
  • Toutefois, le fait de commander simultanément les deux interrupteurs I1, I2 n'entraîne pas forcément leur commutation simultanée pour changer d'état. En effet, il est connu qu'une commutation d'un interrupteur, du type de ceux que l'invention peut prévoir, peut être plus rapide pour passer d'un état à un autre que inversement. Par exemple, comme cela est représenté sur les figures 7 et 8, la commutation des interrupteurs I1, I2 de l'état d'ouverture à l'état de fermeture (Temps de fermeture I1 ou I2) est plus rapide que celle de l'état de fermeture à l'état d'ouverture (Temps d'ouverture I1 ou I2). Par conséquent, l'un des deux interrupteurs I1 ou I2 change d'état sans que l'autre interrupteur I1 ou I2 ne change d'état sur une courte durée (figure 7) de sorte que, malgré la coordination de la commande pour ne pas déclencher lors de la commande du circuit d'inhibition dans l'état de fermeture, le disjoncteur peut se retrouver quand même dans un état interdit (que l'on ne souhaite pas) où les deux interrupteurs I1 et I2 sont fermés simultanément sur une courte durée (Alimentation en court-circuit) sur la figure 7), c'est-à-dire un état de court-circuit sur l'alimentation Vs de la bobine 10 empêchant son pilotage lors de l'apparition d'un défaut dans le circuit auquel est connecté le disjoncteur nécessitant son déclenchement.
  • Pour remédier à ce problème, comme on peut le voir sur les figures 3, 4 et 8, la présente invention peut prévoir que le déclencheur électronique 3, I2, 4, 5 comprenne en outre un circuit de retard 5 apte à réaliser un retard de la commande de l'interrupteur I1 ou I2 prévu pour être commuté d'un premier état à un deuxième état par rapport à la commande de l'autre interrupteur I1 ou I2 prévu pour être commuté du deuxième état au premier état, ceci suite à une commande simultanée des deux interrupteurs I1, I2 pour les commuter, l'un, du premier état au deuxième état et, l'autre, du deuxième état au premier état et en considérant que la commutation (Temps de fermeture I1 ou I2 sur la figure 8) du premier état au deuxième état est plus rapide que celle (Temps d'ouverture I1 ou I2 sur la figure 8) du deuxième état au premier état.
  • On peut voir sur les figures 7 et 8, que le premier état peut être un état d'ouverture et le deuxième état peut être un état de fermeture de l'interrupteur I1, I2 concerné. La commutation de chaque interrupteur I1, I2 de l'état d'ouverture à l'état de fermeture (Temps de fermeture I1 ou I2) est alors plus rapide que leur commutation de l'état de fermeture à l'état d'ouverture (Temps d'ouverture I1 ou I2) et le circuit de retard 5 va alors retarder, comme on peut le voir sur la figure 8, la commande de l'interrupteur I1, I2 concerné pour le commuter de l'état d'ouverture à l'état de fermeture par rapport à la commande de l'autre interrupteur concerné I1, I2 pour le commuter de l'état de fermeture à l'état d'ouverture de sorte que les deux interrupteurs I1, I2 ne soient pas commutés simultanément dans le même état de fermeture.
  • Si on se réfère aux figures 3 et 4, on peut voir que le circuit de retard 5 peut consister en un circuit électronique, de préférence un circuit logique, connecté à l'unité de traitement électronique 3 pour sa commande et aux deux interrupteurs I1, I2 respectivement de court-circuit et de pilotage, ledit circuit de retard 5 étant apte à affecter en sortie de l'unité électronique de traitement 3 un retard sur la commande de l'un des interrupteurs I1, I2 par rapport à la commande de l'autre commande de l'autre interrupteur suite à une commande simultanée de ces derniers par l'unité de traitement électronique 3 (figures 3 et 4). Plus particulièrement, on peut voir, notamment sur la figure 4, que le circuit logique formant le circuit de retard 5 peut comprendre une première porte logique 50 du type « ou » dont la sortie est connectée à l'interrupteur I1 de court-circuit au travers d'une adaptation de niveau de tension, le cas échéant à la grille du transistor à effet de champ formant ledit interrupteur I1 de court-circuit, et une deuxième porte logique 51 du type « et » dont la sortie est connectée à l'interrupteur I2 de pilotage, le cas échéant à la grille du transistor à effet de champ formant ledit interrupteur I1 de court-circuit. L'une des entrées de la première porte logique 50 est connectée à la sortie d'une troisième porte 52 de type « ou ». Les deux entrées de la troisième porte 52 forment les entrées du circuit logique et sont connectées au circuit électronique de traitement 3 pour recevoir les signaux de commandes respectivement de court-circuit et de pilotage. L'une des entrées de la deuxième porte 51 est connectée à l'une des deux entrées de la troisième porte 52 de type « ou ». Un circuit RC 53, 54 est connecté sur l'une des deux autres entrées de chaque porte logique 51, 52.
  • Le circuit de retard 5 peut également être prévu dans une autre forme de réalisation en étant intégré dans l'unité de traitement électronique 3.
  • Le disjoncteur peut comprendre en outre, de manière connue, un circuit de surveillance 4 permettant, par le contrôle de la continuité électrique de la bobine 10, de contrôler son état et celui de l'actionneur 1 et plus particulièrement selon que la continuité est assurée ou non la présence fonctionnelle ou l'absence fonctionnelle de la bobine 10 (figures 2, 3 et 4). Un tel circuit de surveillance 4 est piloté par l'unité de traitement électronique 3 et peut comprendre un interrupteur I3 commandé par l'unité de traitement électronique 3. De préférence, comme on peut le voir sur la figure 4, l'interrupteur I3 est un transistor, préférentiellement un transistor à effet de champ du type MOSFET.
  • L'unité de traitement électronique 3 peut être configurée pour coordonner les commandes des trois interrupteurs I1, I2, I3 et donc les trois fonctions de court-circuit, de pilotage du déclenchement et de la surveillance. Plus particulièrement, l'unité de traitement électronique 3 peut être configurée pour que la durée de l'ouverture de l'interrupteur I1 de court-circuit soit suffisamment courte pour ne pas obtenir un déclenchement intempestif si une perturbation magnétique arrive au moment de la surveillance de l'état du disjoncteur et suffisamment long pour permettre à la fonction de surveillance de détecter une anomalie sur l'actionneur 1 et plus particulièrement sur la bobine 10 (figure 6).
  • Le dispositif de déclenchement magnétique monté dans un tel appareil de protection permet ainsi, en court-circuitant la bobine 10 l'actionneur 1, de sorte à permettre la circulation d'un courant induit dans la bobine 10 s'opposant à la cause qui lui a donné naissance, de compenser et donc d'inhiber l'influence magnétique de la voie de courant sur l'actionneur 1 et plus particulièrement sur le noyau 11. Un tel dispositif peut également être utilisé pour compenser et donc inhiber des influences magnétiques provenant d'autres éléments électriques.
  • Le dispositif de déclenchement selon la présente invention, grâce à la coordination, permet de maintenir la fonction connue de pilotage de l'actionneur 1, et plus particulièrement la bobine 10, et/ou, le cas échéant, la fonction de surveillance, tout en assurant la nouvelle fonction de court-circuit permettant d'inhiber les influences magnétiques sur l'actionneur 1 et susceptibles de provoquer un déclenchement intempestif du disjoncteur.

Claims (9)

  1. Disjoncteur avec commande de déclenchement électronique, ledit disjoncteur étant traversé par au moins une voie de courant (L1, L2, L3) et apte à assurer une protection contre au moins un défaut du type court-circuit survenant dans un circuit électrique relié à ladite voie de courant (L1, L2, L3) et comprenant un détecteur (D) de courant apte à détecter le courant circulant dans la ou au moins l'une des voies de courant (L1, L2, L3) et à émettre un signal d'acquisition représentatif dudit courant, un déclencheur électronique (3, I2, 4, 5) comprenant une unité de traitement électronique (3) configurée pour pouvoir traiter ledit signal d'acquisition et émettre un signal de commande de déclenchement lors du dépassement d'un seuil de déclenchement, un actionneur (1) piloté en déclenchement par ledit signal de commande de déclenchement et comprenant une bobine (10), et un mécanisme d'ouverture apte à être actionné par ledit actionneur (1) pour ouvrir au moins un contact principal (C1, C2, C3) interrompant le courant électrique dans la ou les voies de courant concernées (L1, L2, L3), et une alimentation (A), comprenant en outre un circuit d'inhibition (11, 2, 2') des influences magnétiques sur l'actionneur (1) susceptibles de provoquer un déclenchement intempestif,
    caractérisé en ce que ledit circuit d'inhibition (I1, 2, 2') étant apte à court-circuiter la bobine (10) lorsqu'il est commandé dans un état de fermeture pour réaliser l'inhibition et à ne pas court-circuiter la bobine (10) lorsqu'il est commandé dans un état d'ouverture et en ce que l'unité de traitement électronique (3) est configurée en outre pour pouvoir commander ledit circuit d'inhibition (I1, 2, 2') et pour coordonner l'émission du signal de commande de déclenchement avec la commande dudit circuit d'inhibition (I1, 2, 2') de sorte à ne pas court-circuiter la bobine (10) en même temps que le déclenchement.
  2. Disjoncteur, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'inhibition (I1, 2, 2') consistent en un interrupteur (I1), dit interrupteur (I1) de court-circuit, commandé par l'unité de traitement électronique (3) et connecté directement aux bornes de la bobine (10) ou par l'intermédiaire d'au moins un conducteur électrique (2, 2') de résistance nulle ou négligeable et/ou d'un composant électrique de résistance nulle ou négligeable.
  3. Disjoncteur, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'interrupteur (I1) est un transistor, de préférence un transistor à effet de champ du type MOSFET.
  4. Disjoncteur, selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le déclencheur électronique (3, I2, 4, 5) comprend un interrupteur (I2), dit interrupteur (I2) de pilotage, commandé par l'unité de traitement électronique (3) et apte à être activé en fermeture par le signal de commande de déclenchement émis par cette dernière pour alimenter en courant électrique la bobine (10) et réaliser le déclenchement, de préférence l'interrupteur (I2) de pilotage est un transistor, préférentiellement un transistor à effet de champ du type MOSFET.
  5. Disjoncteur, selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de traitement électronique (3) est configurée pour commander simultanément les deux interrupteurs (I1, I2) pour les commuter dans un autre état de fermeture ou d'ouverture.
  6. Disjoncteur, selon la revendication 5, caractérisé en ce que le déclencheur électronique (3, I2, 4, 5) comprend en outre un circuit de retard (5) apte à réaliser un retard de la commande de l'interrupteur (I1, I2) prévu pour passer d'un premier état à un deuxième état par rapport à la commande de l'autre interrupteur (I1, I2) prévu pour passer du deuxième état au premier état, ceci suite à une commande simultanée des deux interrupteurs (I1, I2) pour les commuter, l'un, du premier état au deuxième état et, l'autre, du deuxième état au premier état et en considérant que la commutation du premier état au deuxième état est plus rapide que celle du deuxième état au premier état, plus particulièrement le premier état étant un état d'ouverture et le deuxième état de fermeture de l'interrupteur (I1, I2) concerné.
  7. Disjoncteur, selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de retard (5) consiste en un circuit électronique, de préférence un circuit logique, connecté à l'unité de traitement électronique (3) pour sa commande et aux deux interrupteurs (I1, I2) respectivement de court-circuit et de pilotage, ledit circuit de retard (5) étant apte à affecter en sortie de l'unité électronique de traitement (3) un retard sur la commande de l'un des interrupteurs (I1, I2) par rapport à la commande de l'autre interrupteur (I2) suite à une commande simultanée de ces derniers par l'unité de traitement électronique (3).
  8. Disjoncteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit de surveillance (4) de l'actionneur (1) par un contrôle de la continuité électrique de la bobine (10) à laquelle il est relié fonctionnellement, ledit circuit de surveillance (4) étant piloté par l'unité de traitement électronique (3) qui est configurée en outre de sorte à ne pas réaliser la surveillance simultanément à la commande du circuit d'inhibition (I1, 2, 2') dans l'état de fermeture court-circuitant la bobine (10).
  9. Disjoncteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins l'une des voies de courant (L1, L2, L3), susceptible d'exercer une influence magnétique sur la bobine (10), s'étend, au moins en partie, transversalement ou perpendiculairement à l'axe (X) de l'actionneur (1).
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