Brevet FR2021630A1 — publié le 19700724

L'invention concerne un commutateur de charge pour commutateurs d'étages de transformateurs de réglage, de préférence triphasés, avec des éléments de commutation sous vide, qui sont disposés parallèlement à un arbre de commande du commutateur de charge, sur un arc de cercle autour de cet arbre de commande, et peuvent ëtre commandés au moyen d'un disque à came fixé sur cet arbre Dans un commutateur de charge connu de ce genre, il fa-ut prévoir des éléments de commutation sous vide pour les contacts principaux ainsi que pour les commutateurs de résistances, car ici le contact de résistance ne commute pas sans puissance.Cependant, il faut alors tenir compte de ce que le nombre des éléments de commutation sous vide est plus grand, ce qui augmente sensiblement la périphérie du commutateur de charge et rend l'appareil plus cher L'invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients. Elle concerne, à cet effet, un commutateur de charge pour commutateurs d'étages de transformateurs de réglage, de préférence triphasés, avec des éléments de commutation sous vide disposés, parallèlement à un arbre de commande du commutateur de charge, sur un arc de cercle autour de cet arbre, et qui peuvent être commandés au moyen d'un disque à came fixé sur ce meme arbre, commutateur caractérisé en ce qu'il est prévu, entre les deux éléments de commutation sous vide d'une phase, mais cependant au-dessus deux un commutateur de résistance commutant sans puissance, et quisau moyen d'un double disque, est susceptible d'être déplacé axialement sur l'arbre de commande et d'être commandé par des cames portées par ce disque entraîné en rotation, le mouvement axial du double disque, ne se produisant qu'en fin de commutation, sous l'action d'un accumulateur de force encliqueté et tendu au moyen d'une bague à came Par l'emploi du commutateur à résistance commutant sans puissance, on fait ltéconomie pour chaque phase d'un élément de commutation sous vide, et par con séquent, pour un commutateur de charge triphasé, de trois éléments de commutation sous vide. Le disque à came actionnant les éléments de commutation sous vide possède de préférence une came frontale dans laquelle engrènent mécaniquement des rouleaux de levage reliés chacun à un poussoir du contact mobile de commutation sous vide. En outre, dans le poussoir, est disposé un ressort assurant la pression de contact du contact mobile de commutation sous vide. Le double disque pour la commande du commutateur à résistance possède, d'une façon avantageuse, sur les côtés tournés l'un vers l'autre des deux disques, pour chaque commutateur à résistance, une came supérieure et une came inférieure qui sont décalées l'une par rapport à l'autre, mais cependant sont disposées l'une au dessus de l'autre à leurs extrémités. En outre le disque supérieur du double disque est avantageusement muni de segments de blocage pour un taquet de blocage, pour l'encliquetage du double disque. Entre les deux disques du double disque mobile axialement, est disposé avantageusement, pour la mise en prise alternative sur la came supérieure ou la came inférieure de chaque commutateur à résistance, un tourillon muni de deux galets, qui est fixé sur une timonerie, pour la manoeuvre du commutateur à résistance. La bague à came est mobile axialement sur un prolongement, en forme de moyeu,du double disque, solidaire en rotation avec celui-ci, et munie sur sa face frontale d'une came dans laquelle engrène un galet à axe fixe. L'accumulateur de force est avantageusement divisé en deux ressorts, qui sont disposés au dessus et en dessous de la bague à came et s'appuientcontre le double disque ou contre le prolongement en forme de moyeu du double disque. D'après une autre caractéristique de l'invention, les éléments de commutation sous vide sont disposés et fixés sur la face inférieure, et les commutateurs à résistance-sur la face supérieure d'une plaque isolante. En outre, la plaque isolante est avantageusement assemblée avec une plaque de couverture supérieure et une plaque de base inférieure, à'aide de boulons supports, -pour former un carter de commutateur de charge en forme de cage. En outre, la plaque de base inférieure est pratiquement en matière conductrice, par exemple en bronze. Suivant les dispositions de la présente invention, on obtient, outre une économie d'éléments de commutation sous vide, une exécution compacte, demandant re lativement peu de placez d'un commutateur de charge avec des éléments de commutation sous vide. La commande par cames des commutateurs de résistances permet en outre d'adapter de façon optimale l'instant de fonctionnement de ces commutateurs au processus de commutation générale. Un mode de réalisation de l'invention est représenté, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints dans lesquels - La figure i représente un schéma du commutateur de charge dans quatre positions de commutation a à d. - La figure 2 représente un développement de la came de face pour la manoeuvre des éléments de commutation sous vide dans les positions d'extrémité a et b - La figure 3 représente le commutateur de charge en coupe longitudinale suivant la figure 6. - La figure 4 représente un développement d'une came de la bague à came. - La figure 5 représente une coupe partielle V-V'suivant~la figure 3. - La figure 6 représente une coupe-transversale VI-VI suivant la figure 3. - La figure 7 représente la forme de la came dans le disque supérieur du double disque, en vue de dessus. - La figure 8 représente la forme de la came dans le disque inférieur du double disques en vue de dessus. Dans les schémas suivant la figure 1, est représentée une partie de l'enroulement de réglage du transformateur Tr avec les prises A et B pour une phase du transformateur. Les contacts principaux du commutateur de charge de cette phase forment les éléments de commutation sous vide il et 12, qui se trouvent dans une ligne de jonction ,entre les prises A ou B ,avec la dérivation Y R est une résistance de commutation, qui, par le commutateur à résistance commutant sans puissance 13,peut etre branché par les contacts 14 ou 15 sur les prises A ou B. D'après le schéma de la figure la, l'élément de commutation sous vide il est fermé, de sorte que la prise A est reliée avec la dérivation Y. Le commu- - tateur à résistance 13 se trouve, dans la position de commutation, sur le contact fixe i4 qui est-relié également avec la prise A de l'enroulement de réglage. La commutation du commutateur de charge a lieu de telle sorte que tout d'abord le commutateur à résistance 13 s'inverse sans puissance sur le contact 15 et par conséquent établit une liaison de la prise à la dérivation Y,par l'intermédiaire delta résistance de commutation R (figure lb). Ensuite l'élément de commutation sous vide il est coupé, de sorte que momentanément le courant total passe de la prise B à la déviation Y, par l'intermédiaire du commutateur à résistance 13 et de la résistance de commutation R (figure 1c). Finalement l'élément de commutation sous vide 12 est mis en circuit (figure id),de sorte que la commutation du commutateur de charge sur la prise B de l'enroulement de réglage est terminée. La commutation du commutateur à résistance 13 se fait, dans ce processus de commutation du commutateur de charge, sans puissance par ce que, pendant la commutation, l'élément de commutation-sous vide Il conduit le courant de charge. Ce mode de commutation connu, très fréquemment employé, exige, dans le cas-de l'emploi d'élé- ments de commutation sous vide et de commutateurs de résistances, un type particulier de commande qui, suivant l'invention, est assuré par les dispositions constructives suivantes des différents éléments du commutateur de charge. Le commutateur de charge se compose de deux éléments de commutation sous vide 11, 12 pour chaque phase du transformateur de réglage, soit au total, dans un transformateur de réglage triphasé, de six éléments de commutation sous vide, qui sont disposés parallèlement à l'axe de commande 21, autour de celui-ci (figures 3 et 6). L'arbre de commande 21 peut en outre être creux pour lui permettre de recevoir un autre arbre de commande destiné au sélecteur à gradins se trouvant sous le commutateur de charge. Les éléments de commutation sous vide i1 et 12 sont fixés sur la face inférieure d'une pla que en matière isolante 22 qui, à l'aide de boulons supports 25, est assemblée avec une plaque de couverture supérieure 23 et une plaque de base inférieure 24 pour former un carter de commutateur de charge en forme de cage. En 26 sont indiqués des boulons de fixation pour le commutateur de charge et 27 est un tube entretoise. A la tête 28 de l'arbre de commande 215est raccordé l'organe d'entraînement pour le commutateur de charge, par exemple un puissant accumulateur de force. L'arbre de commande 21 est monté dans des coussinets 29 de la plaque de couverture ou de la plaque de base. Chaque élément de commutation sous vide 11 et 12 possède un téton de contact fixe 31,qui est relié par une solide vis pointeau 34 à une pièce de raccordement 32,avec une pièce de contact à ressort 33. Le téton de contact mobile 35 de l'élément de commutation sous vide il ou 12 est relié à un poussoir 36,muni d'un ressort de pression 37 pour le téton de contact mobile 35. Le poussoir 36 -est monté coulissant dans la plaque de base 24 et dans une partie fixe 38 fixée sur le boulon support 25. Dans le poussoir 36, une pièce de dérivation 39 est fixée au moyen d'une vis 40 sur le boulon de contact 35 qui est relié au cordon de dérivation 41. Le cordon de dérivation 41 à son tour est relié la plaque de-base 24 en matière conduc trice,qui possède sur le côté une pièce de contact élastique 42 (figure 5). La pièce de contact 33 est reliée, par l'intermédiaire d'un contact de sélecteur, avec la prise A ou B, et la pièce de contact 42- est reliée a la dérivation Y. De plus, sur le poussoir 36 de chaque élément de commutation sous vide 11 et 12,est fixé un galet de levage 43 qui engrène dans une came frontale 44 d'un disque à came 45. Au moyen d'une clavette 46, le disque à came 45 est fixé rigidement et solidement sur l'arbre de commande 21. En outre, le poussoir 36 pos sèdé encore un galet de guidage 47 qui est guidé sur les surfaces de guidage 48 de la plaque de base 24 (figure 5) et garantit le poussoir contre la torsion. Au dessus du disque en matière isolante 22, est fixé, de façon oscillante autour d'un axe 51, un commutateur de résistance 13 Le commutateur de résistance possède deux bras de contact 52, 53 ,qui font contact alternativement avec des bras de contact correspondants 14, 15 sur la pièce de raccordement 32 du téton de contact fixe 31 des éléments de commutation sous vide 11 et 12. Les bras de contact 52, 53 sont amortis par un ressort 54. Les commutateurs de résistance 13 sont déplacés chacun à l'aide d'une timonerie 55, qui se compose d'une tige isolante 56 et -d'un levier coudé 57 qui sont reliés entre eux par une articulation 58. Le levier coudé est monté à rotation dans une partie fixe 59 de la plaque de couverture 23. Les commutateurs de résistance 13 sont commandés par un double disque 61,avec un disque supérieur 62 et un disque inférieur 63. Le disque supérieur 62 possède sur sa face intérieure une came 64, et le disque inférieur 63 possède sur sa face supérieure une came 65. De ce fait les deux cames 64 et 65 sont tournées l'une vers l'autre, mais cependant sont décalées l'une par rapport à l'autre et ne se trouvent l'une au dessus de l'autre qu La leurs extrémités (figures 7 et 8). En outre le disque supérieur 62 est muni de segments de blocage 66 qui coopèrent avec un taquet de blocage 67 pour l-'encliquetage.- Entre le disque supérieur 62 et le disque inférieur 639sue trouve un axe 70,muni de deux galets 70a et 70b, qui est fixé sur le levier coudé 57 de la timonerie 55. L'axe 70 est disposé de t-elle sorte qu'il peut engréner dans la came supérieure 64 et aussi dans la came inférieure 65,lors du déplacement du double disque 61. Dans la figure 6 on ne peut voir que le disque supérieur 62. Sur cette figure, les cames 65 du disque inférieur 63 sont représentées en pointillé:par ce que le rouleau 70a de l'axe~80 engrène justement dans- celles-ci, et par conséquent ces cames 65 sont tout d'abord actives. Le double disque 61 est fixé sur l'arbre de commande 21 à l'aide d'une clavette 75. Une rainure longitudinale 76 permet en outre un mouvement axial du double disque 61. De plus le double disque 61 possède un prolon gement en forme de moyeu 77, sur lequel est disposée une bague à came 78. La bague à came 78 est reliée au double disque 61 à l'aide d'une clavette 79, mais,par la rainure longitudinale 80 sur le prolongement en forme de moyeu 77,peut se déplacer axialement sur celui-ci. Sur la face de la bague à came 78,il est prévu une came 81 (développement de la came, voir figure 4) dans laquelle engrène l'axe 82 muni d'un galet, qui est fixé rigidement sur la partie fixe 38. Pratique ment,àla périphérie de la bague à came 78,sont prévues deux cames 81 et de façon correspondante deux axes 82,pour empêcher un coincement de la bague à came 78.Entre la bague à came 78 et le disque inférieur 63 du double disque 61,il est prévu un ressort 83 comme accumulateur de force et,entre la bague à came 78 et une butée 84 sur le prolongement en forme de moyeu 77, il est prévu un ressort 85 comme accumulateur de force. Lors de la rotation de l'ar bru de commande 21,la bague à came 78 se déplace dans le sens axial de haut en bas et tend ainsi l'accumulateur de force 83 ou 8. En analysant un processus de commutation, le mode- charge suivant l'invention va être expliqué. La position du commutateur de charge dans les figures 3 et 6 et des cames dans les figures 4 et 8 correspond au ,montage suivant la figure la. En outre les éléments de commutation sous vide 11 sont mis en circuit, les commutateurs à résistance 13 se trouvent sur les contacts 14 des éléments de commutation sous vide 11,et les éléments de com mutation sous vide 12 sont mis hors circuit. Par la rotation de l'arbre de commande dans le sens des aiguilles d'une montre (flèche de la figure 6), le disque à came 45,ainsi que le double disque 61 et la bague à came 78,tournent dans ce sens. En outre le segment de blocage 66 se pousse sous le taquet de blocage 67 et maintient ainsi solidement le double disque 61,pendant tout le processus de commutation,dans la position supérieure repré sentée dans la figure 3. En même temps le galet 70a d l'axe 70 est amené dans la came du disque inférieur 63 et vient dans la montée raide de cette came (figure 8), le levier coudé tournant dans le sens des aiguilles d'une montre et, avec la tige isolante 56, inversant le commutateur à résistance 13, du contact 14 au contact 15. On obtient ainsi la position de commutation du commutateur de charge suivant la figure lb. Peu après, le galet de levage 43 du poussoir 36 vient sur le contact mobilede l'élément de commutation sous vide Il (figure 2a), dans une position basse de la came frontale 44 du disque à came 45, et met hors circuit l'élément de commutation sous vide 11. Ainsi, les deux éléments de commutation sous vide 11 et 12 sont hors circuit (figure tic). Lors d'une autre rotation, le galet de levage 43 du contact mobile de l'élément de commutation sous vide 12 vient dans la position haute de la came frontale 44 sur le disque à came 45, de sorte que l'élément de commutation sous vide 12 est mis en circuit (figure 2b). Pendant ce mouvement de commutation,la bague à came 78 tournant en même temps est amenée vers le bas par l'axe fixe 82 et a àl"aide d'une came 81 montant obliquement (figure 4), le ressort 83 étant détendu et le ressort 85 tendu. Cependant le double disque 61 ne peut pas participer au mouvement axial de la bague à came 78 par ce que les segments de blocage 66 se trouvent encore au dessus des taquets de blocage 67. Ce n'est que peu avant l'achèvement du processus de commutation que les segments de blocage 66 sont libérés, de sorte qu'ensuite,par le ressort tendu 85, le double disque 61 est déplacé axialement vers le bas. De ce fait l'axe 70 vient en liaison avec la came 64 du disque supérieur 70, comme on peut le voir dans la figure 7. Ainsi le double disque 61 est préparé pour la commande des commutateurs à résistance 13,pour un autre processus de commutation du commutateur de charge dans le sens inverse. Dans un commutateur de charge triphasé,la rotation de l'arbre de commande 21 pour un processus de commutation est de 600. Le processus de commutation suivant revient en arrière de 600. Les différentes cames sont exécutées et calculées de façon correspondante. Cela peut très bien se voir dans le développement de la came frontale 44 du disque à came 45 dans la figure 2, dans laquelle les deux positions d'extrémité de la commutation de charge sont représentées par a et b. La commutation des éléments de commutation sous vide 11 et 12 est représentée pour les deux phases U et V. Dans les figures 7 et 8,on peut voir la position l'une par rapport à l'autre des cames supérieure et inférieure 64, 65 du double disque 61. Il en ressort que la came supérieure et la came inférieure sont décalées l'une par rapport à l'autre et sont seulement disposées exactement l'une au dessus de l'autre dans le dernier tronçon. Ainsi s'explique- le mouvement de l'axé 70,muni de galets, sur la timonerie 55 comme un mouvement en boucle fermée, cet axe ne pouvant changer que dans les positions d'extrémité de la came supérieure 64 à la came inférieure 65 ou vice versa. Par la modification des formes des cames, le mode de commutation peut être modifié à volonté. Il est surtout possible de commuter le commutateur à résistance à chaque instant du processus de commutation, de sorte qu'on peut obtenir une grande sécurité et une adaptation optimale des différents processus de commutation. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Commutateur de charge pour commutateurs d'étages de transformateurs de réglage, de préférence triphasés, avec des éléments de commutation sous vide disposés, parallèlement à un arbre de commande du commutateur de charge,sur un arc de cercle autour de cet arbre,et qui peuvent être commandés au moyen d'un disque à came fixé sur ce même arbre, commutateur caractérisé en ce qu'il est prévu, entre les deux éléments de commutation sous vide d'une phase, mais cependant au-dessus d'eux, un commutateur de résistance commutant sans puissance et qui,au moyen d'un double disque, est susceptible d'être déplacé axialement sur l'arbre de commande et d'être commandé par des cames portées par ce disque entraîné en rotation, le mouvement axial du double disque ne se produisant qu'en fin de commutation, sous l'action d'un accumulateur de force encliqueté et tendu au moyen d'une bague à came. 20) Commutateur de charge suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le disque à came commandant les éléments de commutation sous vide possède une came frontale avec laquelle sont en prise des galets de levage reliés chacun à un poussoir de chacun des contacts mobiles de commutation sous vide. 30) Commutateur de charge suivant la revendication 2, caractérisé en ce que,dans le poussoir, est disposé un ressort de compensation de la pression de contact du contact mobile de commutation sous vide. 40) Commutateur de charge suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 3, caractérisé en ce que le double disque possède,pour chaque commutateur à résistance,sur les faces en regard des deux disques qui le constituent, une came supérieure et une came inférieure qui sont décalées l'une par rapport à l'autre, mais cependant sont disposées l'une au dessus de l'autre à leurs extrémités. 50) Commutateur de charge suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 4, caractérisé en ce que le disque supérieur du double disque est muni de segments de blocage coopérant avec un taquet de blocage fixe pour l'encliquetage du double disque. 60) Commutateur de charge suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 5, caracté risé en ce que, entre les deux disques du double disque mobile axialement, est disposé, pour chaque commutateur à résistance, un axe ,muni de deux galets et fixé sur une timonnerie,actionnant le commutateur à résistance, et susceptible d'entrer alternativement en prise avec la came supérieure ou la came inférieure. 70) Commutateur de charge suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce que la bague à came est mobile axialement sur un prolongement en forme de moyeu du double disque, solidaire en rotation avec celui-ci,et est munie sur sa périphérie d'une came avec laquelle est en prise un galet porté par un axe fixe. 80) Commutateur de charge suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 7, caractérisé en ce que l'accumulateur de force est divisé en deux ressorts, qui sont disposés au dessus et en dessous de la bague à came, et s'appuient contre le double disque ou son prolongement en forme de moyeu. 9 ) Commutateur de charge suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que les éléments de commutation sous vide sont disposés en dessous d'une plaque isolante, et les commutateurs à résistance au-dessus de celle-ci. 100) Commutateur de charge suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 9, caractérisé en ce que la plaque en matière isolante est assemblée avec une plaque de couverture supérieure et une plaque de base inférieure à l'aide de boulons supports, pour constituer un carter de commutateur de charge en forme de cage. 110) Commutateur de charge suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 10, caractérisé en ce que la plaque de base inférieure est en matière conductrice, par exemple en bronze.