Brevet FR2126913A1 — publié le 19721013

La pressente invention concerne un diSpositif d'assemblage d'éléments modulaires unifonctionnels pour tableau d'équipement basse tension comportant des circuits rie puissance, jeux de barres et câbles d'arrivée ou départ associés à des circuits auxiliaires de commande et de contrôle. Les taLleaux basse tension connus se composent d'armoires ou cellules formant un ensemble homogène et aligné comprenant d'une part des circuits de puissance comportant une distrioutio,l principale horizontale. des distributions seLondaires verticales et des appareils raccordés aux distributions verticales et aux câbles, et d'autre part, des circuits auxiliaires de contrôle ou d'assorviesement. Ces éléments sont fréquemmcnt séparés par des cloisonnements. L'agencement et les dimonsions des cellules dépendent non seulement de l'encombrement des appareillages eu?:-mêrnes ais aussi de leur répartition en compartiments.La construction et l'harmonisation de es derniers ainsi que la facilité d'accès aux composants qu'ils contiennent posent des problèmes jusqu'alors mal résolus. Une solution partielle tenant compte de la superposition verticale des équipements a déjà éte formulée dans le brevet français NO 1 40e 562 déposé le 20 mai 1964, par la Compagnie Générale d'Electricité pour "cellule préfabriquée", dans laquelle les appareillages sont disposés à quatre vingt dix degrés par rapport aux solutions courantes et dans le sens du développement des conducteurs. Cette solution a l'avantage de regrouperdans une même colonne les raccordements aux distributions verticales et aux câbles, les volumes de détente et les circuits auxiliaires mais résout incomplétement la difficulté d'assembler, dans une cellule donnée, des volumes différents déterminés par la spccification de l'utilisateur. Par ailleurs, la distribution horizontale du tableau est placée généralement à la partie supérieure de ce dernier, ce qui accroit le poids des conducteurs des distributions verticales des cellules. Selon la présente invention, on fixe d'abord les volumes contenant les divers éléments fonctionnels et on les assemble ensuite pour constituer le tableau. Les divers éléments fonctionnels sont embrochés directement sur les barres à une hau teur quelconque. De plus, les distributions verticales alimentant les éléments fonctionnels sont indépendantes au point de vue constructif de la distribution horizontale du tableau et sont raccordées à cette dernière en un point de la cellule carrescondant à l'économie maximale de matériaux conducteurs dans la distribution verticale. La présente invention est essentiellement caractérisée par le fait que, les éléments modulaires et unifonctionneis peuvent être embrochés en un point quelconque d'un jeu de barres et verticalement superposés et en ce que les divers constituants du tableau, circuits, éléments et composants sont accessibles depuis l'avant de celui-ci. Les autles caractéristiques et objectifs de l'invention apparaitront dans la description suivants d'exemples non limitatifs de ;éalisation associés aux dessins ou - La figure 1 est un shma rappelant ies distributions verticales et horizontales connues. - La figure 2 montre un schéma des nomes distributions selon l'invention. - La figure 3 représente la variation de la section de la distribution verticale selon l'tnvention. - La figure 4 représente en vue perspective le raccordement des appareils eux jeux de barres et aux câbles dans un tableau. - La figure 5 correspond à une coupe norizontals d'un contact connectant un appareil à la distribution vertirale. - La figure 6 est une vue perspective éclatée de la liaison entre un appareil et la distribution verticale. - La figure 7 est une vue perspective éclatée d'un coffret débrochable. - La figure 8 schématise les connexions de sortie de l'appareil de la figure 7. -Les figures 9, 10, et 11 scnt des vues perspectives de trois matériels particuliers pouvant être logés dans le coffret de Je figure 7. Figures 1-et 2, un jeu de barres vertical 1 alimente trois appareils superposés 2, 3 et 4, que, pour simplifier on a suppnsé parcourus par une même intensité I. Dans la disposition classique de la figure 1, le jeu de barres horizontal 5 est situe à la partie supérieure et l'on a admise que la distance A3 entre le Jeu de barres 5 et le raccordement à l'appareil L était égale aux distances BC et CD entre les raccordements aux appareils 2 et 3 ct 3 et 4. De plus, on a admis que les longueurs de raccordement BE, CF et DG entre le jeu de barres vertical 1- et les appareils 2, 3 et 4 étaient gales aux distances AB, BC et CD.Selon la figure 2, le jeu de barres horizontal 5 est disposé au milieu de la distribution verticale 1 et celle-ci est placée immédiatement derrière les appareils grâce à un embrochage direct de ceux-ci sur les barres. Dans ces conditions les longueurs BE, CF et DG sont pratiquements nulles.Si n considère des densités de courant constantes ct un poids de matériau conducteur proportionnel au courant traversant, le rapport des poids des matériaux conducteurs des figures 1 et 2 entre le jeu de barres horizontal 1 et les appareils 2, 3 et 4, c'est-a-dire entre A d'une part et E,F, G de l'autre sera, à la limite fig. 1 = 3 AB + 2 BC + CD + BE + CF : DG = 9 fig. 2 - AB + AD 2 Ce rapport est indépendant du matériau conducteur utilisé. Figure 3, lorsque le jeu de barres horizontal 5 est raccorde au milieu 6 du jeu de barres vertical et la charge étant répartie de manière sensiblement uniforme le long de la distribution verticale, cette dernière pourra être constituée par deux conducteurs triangulaires de base HK au lieu de deux rectangles de petit côté HK, comme c'est le cas dans les distribution connues. Le poids du matérlsu conducteur ds la distribution verticale est alors divisé par deux. Figure 4, le jeu d? barres hnrizontai 5 est rueoordé à mi-hauteXr des distributions verticales telles que I à l'aide de pièces de jonction 7 disposées selon une di3gonale et accessible depuis la face avant du tableau, ce qui permet d'accoler ce dernier à un mur. Les axes de symétrie lcngitudinaux des pôles des appareils du tableau sont situés dans des plans horizontaux respectivement parallèles à ceux des conducteurs du jeu de barres 5 horizontal ce dernier peut être interrompu en son milieu par exemple du moyen d'un disjoncteur de couplage B.Les équipemcnts d'arrivée ou de départ sont constitus par des appareils disposes de la meme façon et peuvent comporter par exemple des riisjoncteurs tels que 2, des interrupteurs-fusibles tels que 3, des contacteurs ou des discontacteurs. chacun des appareils 2, 3 ou autre, constitue un pont horizontal multipc'aire Entre la distribution verticale 1 et le rccordement 9 au câble d'errivée ou de départ correspondant 10 installé entre les distributions verticales 1.Ce pont multipolaire 2 ou 3 s'embroche directement à l'aide de contacts répartis obliquement sur les barres vcrticales i, à une altitude quelconque sans perçage des barres et sans agencement préalable autre qu'une ouverture dans la gaine métallique verticale protégeant le jeu de barres î et non representée sur ia figurc 4. Figure 5, chaque contact est constitué de paires de doigts Il, dont le nombre est determiné par l'intensité nominalej compensés et maintenus par des ressorts 12, logés dans des cages isolantes 13 , tandis que celles-ci sont montées sur les plaques d'embrochage 14, comportant également des éléments de raccordement aux câbles de puissance 10 et aux fileries auxiliaires. Cette plaque 14 est embrochée sur le jeu de barres vertical 1 et, après sa mise en place, l'embrochage ries couteaux 15 du coffret d'équipement 16 permet le raccordement du jeu de ballez 1 aux prises fixes 9 des câbles de puissance 10. Lorsqu'un coffret d'équipement 16 est débroché, les faibles dimensions des ouvertures 17 de la cage isolante 13 et la plaque d'embrochage 14 empêchent tout contact accidentel des doigts avec le jeu de barres 1 vertical. Si l'on désire assurer une protection du jeu de barres contre les contacts avec des organe de plus faible dimension que les doigts de la main d'un utilisateur, on monte su la plaque 14 un rideau obturateur complémentaire 18. La mise en place de la plaque d'embrochage 14 sur le jeu do barres vertical 1 s'effectue comme suit : les barres 1 pénètrent dans les ouvertures 49 des cages isolantes 13 et la partie avant 20 des doigts 11 prend sa position sur les barres 1 alors soumises à une pression réduite Lors de l'embrochage du coffret 16, les contacts 15 solidaires de l'équipement ou des contacts amovibles de sectionnement pénètrent par l'ouverture 17 des cages 13 puis écartent les parties arbres des doigts Il et assurent à ces derniers, en 20, la pression normale de fonctionnement en charge. Cette disposition permet d'atteindre et d'examiner facilement les contacts de sectionnemerlt et les cages isolantes. Elle assure un cloisonnement du jeu do barres au niveau des embrocbagest Elle rcduit la longueur de la lisiaon conductrice entre équipement et jeu de barres et permet l'utilisation de barres en aluminium, de préférences étamé, un embrochage direct sous pression normale étant alors évité. Enfin, oi; peut utiliser les mêmes cages isolantes pour plusisurs calibres, par exemple de 200 à 1250 A, par montage des doigts choisis dans la gamme des doigts et prévue à cet effet. Figure 8, le jeu d barres horizontal 5, protégé par sa gaine 21 est connecté, en leurs milieux, aux jeux de barres verticaux 1 protégés par leurs gaines 22 avantagsusemen-i métalliques. Les coffrets peuvent être installés à une hauteur quelconque du jeu ri barres I. La plaque d'embrochage 14 comprend les cages isolantes des contacts 23, 24, et 25 du côté jeu de barres, les glissières 26 et les aispositifs d'embrochage des coffrets 16, Ies connecteurs 27 des circuits de con triel et d'asservissement et une cloison fixe 28 dont le démontage donne accès aux cables 10. Le mottage s'effectue comme suit : on met en place, à la hauteur voulue, la plaque d'embrochage 14 munie des cages de contacts 23 à 25, ce qui assure automatiquement la liaison côté barres 1. On raccorde alors les câbles du réseau. Le montage de la cloison. 28 d'accès aux câbles assure, en 29, le secnnd guidage du coffret d'équipement 16. Celui-ci en glissant sur les parois et glissières 26 et 29, s'mbroche dans les cages de contacts 23 à 25 côté barres et sur les prisez telles que 30 côté câbles.Le compartiment des câbles 10 est délimité par l'intervalle compris entre les gaines verticales success.ves telles que 22 et est matérialisé par u"e tôle 31, fixée sur une de ces gaines et pouvant servir tant à l'acccuplement des cellules qu'à l'évacuation, après déviation, des gaz de coupure des appareils de la cellule voisine. Les coffrets 16 sont munis de conducteurs d'embrochage et peuvent contenir un type quelconque d'appareil utilisé sur le tableau. lîs comportent le maximum ce pièces communes et leur hauteur est égale à un nombre entier de fois celle d'un module de base. Figure 7, tme vue perspective éclatée d'un coffret débrochable contenant un disjoncteur et comportant ses éléments de guidage et d'embrochage est complétée par les organes d'extraction 32 et de verouillage 33. les faces horizontales 34 et 35 verticale arrière 3E peuvent être moulées et les faces avant 37 et latérales 36 et 39 être constituées par des flancs de hauteur variable. La face avant 37 peut être transparente pour permettre le contrôle de la position ou de l'état de l'appareillage interne et constituer une porte coulissante dans son plan afin de n'autoriser l'ouverture que lorsque le coffret est en position de débrochage. Les coffrets 1h peuvent être débr--chables crii fixes. Dans ce dernier cas, l'isolement du c6té du jeu de barres est obtenu par extraction ou déplacement des connexions C liaisor entre l'appareillage L les cages de contact; ce qui constitue la Preuve de l'isolement des appaleils par rapprit au jeu de barres et rend inutile un débrochage du coffret. Figure 8, la plaque- arrière isolante 36 compo, te avantageusement neuf sorties côté barres et trois sorties côté cables. Les coffrets peuvent recevoir des eppareils de provenance quelconque puisque leurs formes, leurs dimensions et leurs liaisons au tableau ne dépendent plus de celles d'un appareil déterminé. Un coffret de hauteur suffisante peut recevoir deux contacteturs formant inverseur ou démarreur ou un ensemble quelconque d'appareils. Les appareils de mesuré, boutons poussoirs ou accessoires peuvent être logés dans des coffrets de hauteur réduite mais nodulaire et éventuellement associés au coffret d'appareillage correspondant. Les figures 9 à 11, à des échelles différentes, donnent trois exemples d'association d'appareils exerçant une meme fonction. Figure 9, la hauteur du coffret 16a correspond à quatre modules -: deux modules correspondant aux deux disjoncteurs 40 et 41 d'intensité I, associés mécaniquement et électriquement en parallèle dfin d'obtenir un appareil de calibre voisin de 21 ,- un module pour la commande électrique 42 et un module 43 pour les accessoires. Chaque rodule a même hauteur et meme volume que ceux du module de base ou unitaire. Figure 10, le coffret 16b associe des coupe-circuit 44, un contacteur 45 et un coffret de contrôle 46 débrochable séparément. Figure 11, le -coffret 16c associe un interrupteur à coupure visible 47 et des coupe-circuit 48. La souplesse de ce dispositif o'asseniblage autorise de nombreuses variantes, ainsi le caisson des appareils de mesure et accessoires peut fairé partie de la plaque d'embrochage 14, ce qui réduit les circuits rie la filerie et facilite les câblagés puisque les transformateurs de courant et les connecteurs de contrôle 27 sont eux-mcmes montés sur cette plaque. A la limite cette plaque 14 peut mamie recevoir dans certaines cas le caisson d'appareillage. Le dispositif selon l'iinvention présente des avantages tant- de réduction de volume que de diminution du poids des conducteurs. En~ effet, le tableau est un assemblage d'éléments fonc-tionnels -préfctbriqués séparément. Les éléments sont empilés dans le sens d la hauteur ans usinage préalable dans un ordure qui dépend seulement des conditions- de fonctionnement spécifiées dans la commandé. La hauteur des éléments, notamrnent celle des coffrets o équipement et des organes d'embrochage, est égale à un-nombre'entier de fois ce'le du modèle de base.Les coffrets d'équipement peuvent recevoir un matériel très divers, notamment appareillage, automa tismes, dispositifs électroniques ou une association de ces matériel en vue de réduire la finerie compatible avec leurs dimensions intérieures. D'autre part, la longueur et le poids des conduciaurs sont réduits. La connexion uu jeu de barres horizontal au milieu des jeux de barres verticaux et le découpage triangulaire par cisaillage diagonal de e dernier, réduisent le poids de la d~Strlbution verticale.L'embrochage direct de l'eppareillage sur le jeu de barres vertical diminue la longueur des connexions entre c6 derniers et est facilité par l'utili- satins d'un type unique de cage de contacts valable pour toutes les intensités comprises dans la plage de 200 à 1250 Ampères. Les cages de contact avec glissement sous pression réduite et ne faisant apparaitre ld pression normale qu en position de travail permettent l-'utilisation de jeux de barres en aluminium, de préférence étamé. De plus, l'emploi de cages de contacts et de plaques d'embrochage permet ce fixer, à une hauteur quelconque des jeux de barres verticaux. les coffrets d'équipement avec leur guidage et les prises de raccordement des câbles ainsi que les connecteurs des circuits de contrôle, ce qui simplifie études, gestion des sticks et fabrication. En ce qui concerne la souplesse d'utilisation du dispositif, on notera que le-tableau peut être adossé à un mur et le raccordsment des câbles effectué depuis la face avant. A partir de celle-ci on accoude à tous les éléments principaux coffrets d'équipement après démonta6-e des cages de contact, contacts d'embrochagn transformateurs de courant, jeux de barres aprcs dépose des plaquas obturatrices et gaines de câbles. La finerie préfabriquée, indépendante de la cellule et montée sur la plaque d'embrochage est de longueur très réduite. Le tableau est étanche sur sa face avant, ce qui évite la projection éventuelle de gaz chauds vers l'ope- rateur. Enfin ces tableaux peuvent comporter des jeux de barres verticaux de différentes longueurs. Après préfabrication des jeux de barres horizontaux et verticaux avec leurs gaines, des plaques d'embrochage et de coffrets vides, le matériel peut être livré en pièces détachées, comme dans des canalisations sréfabriquées. Les coffrets sont alors équipés d'appareils quelconques à sage unifonctionnel et 1 matériel assemblé sur place. Les applications concernent notamment les équipements de protection de moteur et les équipements mixtes comportant des appareillages, des automatismes, des matériels électroniques. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'assemblage d'éléments modulaires unifonctionnels et préfabriqués pour tableau d'équipement basse ter.sion comportant de circuits de puissance. jeux de Quarres at cables d'arrivée ou de départ. caractérisé en ce que lesdits éléments peuvent être embrochés en un point quelconque desdits jeux de barres étant verticalement superposablPs et en ce que les constituants dudit tableau, circuits, éléments et leurs composants sont accessibles depuis l'avant de celui-ci 2/ Dispositif d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément est de hauteur égale à un nombre entier de fois celle d'un module d base, chaque volumes recevant on affectation unifonctionnelle et comprenant les compo- sants correspondc,lts et en ce que sa face avant est transparente chaque fois que l'état desdits composants est à observer. 3/ Dispositif d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jeu de barre principal est horizontal et connecté en un quelconque de Ses points, au milieu des jeux de barres secondaires verticaux. 4/ Dispositif d'assemblage, selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la section d'un Jeu de barres secondaire vertical va en diminuant depuis le point de cunnexion en son milieu jusqu'à l'extrémité. 5/ Dispositif d'assemblage selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que, entre les gains métalliques de protection de deux Jeux de barres verticaux consecutifs, St disposée jne gante de protection des câbles de puissance et pouvant servir à l'évacuation de gaz des appareils de coupure voisins 6/ Dispos tif d'assemblage selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'un organe d'embrochage intsrmédiaire double est mis en position d'embrochage sur le jeu de barre sous pression de contact réduite, autorisant l'aluminium étamé comme matériau pour lesdites barres. 7/ Dispositif d'assemblage selon les revendications 1, 2 et 6 caractérisé en ce que, par l'embrochage de couteaux de contact des éléments modulaires sur le deuxième contact dudiL organe d'embrochage, la pression normale de contact s'exerce sur ses dit contacts doubles, les couteaux de contact étant amovibles et leur retrait azsuro,lt un sectionnement entre le Jeu de barres et l'élément modulaire. 8/ Dispositif d'assemblage selon les revendications-1, 2 et 7, caractérisé en ce que l'organe d'embrochage double est constitué de deux doigts de contact montés dans une cage isolante fixée à un support métallique dont les prolongements laté- raux servent au guidage des éléments à embrocher 9/ Dispositif d'assemblage selon les revendications 1, 2 et 7, caractérisé en ce que le support de l'organe d'embro-chage sert aussi de support aux prises de contact raccordées aux câbles, aux connections des circuits auxiliaires de contrôle et aux transformateurs de courant.