Brevet FR2137135A1 — publié le 19721229

La présente invention a pour objet un inverseur à conarde par lectro- aimant, spécialement conçu pour des circuits à haute intensité et à basse tension, pour lesquels l'ouverture utile des contacts peut rester faible (de 5 à 10 m par exemple). alors que les pressions de contact utiles sont élevées (de 25 à 35 kg par exemple). Pour les applications considérées, il est utile de faire coopérer en paral lèle plusieurs pièces de contact mobiles, capables chacune de 600 à 1500 ampères, avec des plaques de contact fixes sur lesquelles s1 effectuent directement les raccordements extérieurs par barres ou par cables. Un cas d'application privilégié de l'inverseur qui fait 11 objet de la présente invention est celui de l'addition ou de la soustraction, dans un circuit donné, de forces électro-iotrices complémentaires de réglage, constituées par exemple par des groupes de 2, 3 ou 4 éléments d'accuaulateurs, avec emploi simultané de diodes de passage pour assurer l'inversion sans coupure, suivant un schéma connu. Pour cette application, on utilise souvent un enseMble de 2 contacteurs unipolaires électro-nagnétiques fonctionnant en inverseur, avec un Jeu de diodes assurant le passage du courant pendant la période d'ouverture simultanée des deux contacteurs. Cette disposition présente un inconvénient. Il existe en effet un risque que les deux contacteurs restent ouverts simultanément, en cas d' inci- dents dans les circuits de contrôle ou d'alimentation de leurs bobines et il est prudent d'utiliser un jeu de diodes capables de supporter le courant total pendant un tempe relativement long. L'inverseur à conarde par électro-ainant unique, qui fait l'objet de la présente invention, ne présente pas cet inconvénient, car il ne peut pas rester en position intermédiaire laissant les deux circuits ouverts.Les diodes de passage ne peuvent donc rester sous courant que pendant la durée très liaitée de l'inversion, de l'ordre de 15 à 60 iillisecondes. Pour l'application considérée ci-dessus, on utilise aussi des commutateurs à commande électro-mécanique par moto-réducteur, avec des diodes ou des résistances de passage sans coupure. Mais ces types de commutateurs sont d'une conception plus onéreuse et à action soins rapide que l'inverseur à conande par électro-aliant, tout en laissant subsister un risque d'arrêt en position intermédiaire. L'inverseur à coneande par électro-aimant unique pour courant de haute in tensité, qui a fait l'objet de la présente invention, est caractérisé, à titre de produit industriel nouveau, par la présence de pièces de contact mobiles basculantes, 'unies chacune de trois plages de contact et soumises chacune à l'action de trois ressorts de pression, un ressort central qui applique en perianen- ce la pièce de contact mobile sur la plaque de contact fixe centrale de l'inverseur et deux ressorts d'extrémités, prébandés au aoyen de tirants attelés sur la pièce de contact mobile, qui est entratnée vers l'une ou l'autre des positions de travail par un équipage nobile, tournant autour de pivots dont l'axe passe sensiblenent par les points de contact centraux, les tirants prébandant les ressorts d'extrémités ayant une longueur utile telle qu'en position de travail seuls les ressorts des extrémités intéressées agissent sur les pièces de contact Mobile en prenant appui sur l'équipage mobile d'entraînement, tandis que los ressorts des autres extrénités, dont l'extension est limitée par leur tirant, sont sans action. L'équipage d'entraînement des pièces de contact mobiles est souris en permanence à l'action de ressorts de rappel qui assurent le bon fonctionnenent de l'inverseur lorsque l'électro-aimant 'est pas sous tension. Ces ressorts doivent alors vaincre la résistance globale des ressorts de pression prébendés des extrémités intéressées des pièces de contact mobiles agissant en parallèle. Dans l'autre position, l'action de l'électro-aimant doit vaincre , à la fois, celle des ressorts de rappel ci-dessus et l'action globale des ressorts de pression prébandéz des extrémités intéressées des pièces de contact mobiles. Si l'une des positions de l'appareil est seulement occasionnelle, la tension des ressorts de pression prébendés des extrémités intéressées des pièces de contact mobiles peut naturellement être choisie plus modérés, ce qui allège d'autant l'effort minimum à assurer par l'électro-aimant. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, l'équipage d'entraînement mobile ports une plaque d'entraînement isolante, munis de longements d'appui des ressorts des pièces de contact mobiles, logements évasés pour peur et tre une certaine obliquité des ressorts pendant la rotation relative des pièces de contact mobiles par rapport à la plaque d'entraînement auxquels ces pièces sont liées seulement par les trois ressorts de pression, lesdites pièces étant empêchées de glisser par rapport à la plaque de contact fixe centrale, par exen- ple, grtce à de simples tenons qui leur laissent une liberté suffisante pour prendre les orientations utiles. Dans un node particulier de réalisation de l'invention, l'électro-aimant, à noyau plongeur, est monté directenent -sur la plaque de contact fixe centrale, l'action du noyau plongeur sur l'équipage d'entraînement des contacts mobiles s'exerçant par deux bras en matérian isolant travaillant à la compression. Les dessins schématiques annexés et la description suivante, donnés à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre l'invention, les particularités qui ressortent des dessins et de la description faisant bien entendu partie de 1'invention La figure 1 est une vue en coupe partielle d'une pièce de contact mobile, en position de travail, avec sa plaque d'entratnenent. La figure 2 est une vue schématique d'ensemble d'un inverseur suivant l'invention. On voit sur la figure 1 la trace de la plaque de contact fixe centrale 1 et les traces des plaques de contact fixes latérales 2 et 3, ainsi que la coupe de la pièce de contact mobile 4 qui porte trois logenents pour les ressorts de pression 5, 8 et 7. On y voit la trace de la plaque d'entratnenent isolante 8 solidaire de la pièce 9 qui appartient à l'équipage mobile d'entraînement, lequel peut osciller auteur d'un axe perpendiculaire au plan de la figure, dont la trace 10 coincide avec le point contact de la pièce de contact mobile sur la plaque de contact iixe centrale 1, le contact électrique pouvant avantageuseusat s'exer- cer par l'intermédiaire de pastilles en argent 11, rapportées par brasage, qui laissent place au tenon 12, qui coopère avec le logent 13 de la pièce de contact mobile pour empâcher celle-ci de glisser par rapport à la plaque de contact fixe centrale. On voit encore sur la figure 1 les deux tirants 14, articulés sur des axes 15, qui prébandent les ressorts de pression d'extréiltés 5 et 7, grâce aux rondelles d'appui 16 et aux bagues d'arrêt 17. Dans la position figure, le contact électrique est établi avec la plaque latérale 3, grâce au ressort 5 qui s'appuie sur la plaque isolante d'entratneaent par l'internédiaire de sa rondelle 16, alors que le ressort 7, appuyé sur sa bague d'arrêt 17 par sa rondelle 16, est sans action.On remarque aussi le taraudage 18 qui, coopérant avec les perça Ses 19 et 20, permet, au nontage ou au démontage, de solidariser temporairement la pièce de contact mobile avec la plaque d'entraînement. Les dégagements 21 de la plaque isolante d'entratnenent laissant libre passage à la bague d'arrêt 17, en position de travail. La possibilité d'osciller, laisse aux tirants 14, pernet d'éviter l'ovalisation des perçages des rondelles 16 et des dégagements 21. Le contact électrique avec la plaque de contact fixe 3 s'établit par l'inter nédiaire des pastilles en argent 22, rapportées par brasage. Ce contact est supposé travailler sans coupure de courant et donc pratiquement sans usure. Par contre, le contact électrique avec la plaque de contact fixe 2 est supposé être un contact de coupure ; il s'opère par l'interiédiaire d'un plot démontable 94 et des pastilles de contact 23, de préférence en argent-oxyde de cadnium. On remar- que que le plot a4, de préférence en cuivre au chrone à haute caractéristique mé- canique, déborde légèrement le plan de la plaque de contact 2, afin que le contact électrique 23-23 s'établisse avant, et se coupe après, les contacts ordinaires, sans coupure, travaillant en parallèle avec lui. De la sorte, il est facile de ménager, dans un groupe de contacts travaillant en parallèle, un contact de coupure, généralement à ses deux extrémités bien entendu, dont les parties fixes et mobiles sont reiplaçables en cas d'usure. On voit sur la figure 2, sur laquelle le flasque supérieur de l'inverseur est supposé enlevé, les profils de la plaque de contact fixe centrale 1 et des plaques de contact fixes latérales 2 et 3. On y voit aussi une pièce de contact mobile 4 et la plaque d'entraînement isolante 8 solidaire de la plaque 9, ellemême fixée, par des vis non représentées, sur les deux bras coudés 25 de 1'équi- page mobile, disposés symétriquement de part et d'autre des plages de contact fixes et oscillant autour de pivots dont l'axe coaun 10 coincide avec la ligne des points de contact centraux. Sur les bras coudés de l'équipage mobile sont attelés, en 26, les bras isolants de coaande 27, et en 28, les ressorts de rappel 29, attachés à leur autre extrémité 30 sur les flasques de l'appareil.On voit encore sur la figure 2 le corps de l'électro-aisnt 31 et son noyau mobile 32 attelé en 33 sur les bras isolants de coaande 27. La plaque de contact fixe centrale est fixée sur les deux flasques 37 par l'intermédiaire des supports isolants 34 et de la plaque 35, qui laisse iibre le mouvement des bras coudés 25 de l'équipage mobile. On voit enfin aur la figure 2 les supports isolants 36 par lesquels les plaques de contact fixes latérales sont fixées sur les flasques 37 de l'inverseur. La représentation schématique de la figure 2 fait bien apparattre la struc- ture simple de l'inverseur conforne à l'invention, dont l'électro-aimant peut Titre fixé directement sur la plaque centrale 1. Avec la forme coude des bras 25 de l'équipage mobile et la position des points d'attaches 30 des ressorts 29, le couple de rappel reste sensiblement constant. Mais la structure de l'inverseur conforme à l'invention permet à l'évidence, en modifiant les positions des points d'attaches 27 et 30 des ressorts de rappel par rapport à l'axe 10, d'obtenir des couples de rappel décroissant lorsque l'électro-aimant attire son noyau, ce qui soulage d'autant celui-ci. Pour assurer une bonne répartition du courant, les plages de contact fixes sont, de préférence, découpées profondément en peigne pour séparer nettement les chemins parcourus par les courants intéressant les différents contacts coopérant en parallèle. Cette disposition accrott, pour chaque circuit élénentaire ainsi constitué, l'iMportance de la chute de tension ohmique par rapport aux chutes de tension de contact. A l'évidence, le modèle de contact pour haute intensité de l'inverseur conforte à l'invention peut s'adapter pour un contacteur, objet annexe de l'invention, dans lequel la plaque de contact fixe 3 de la figure 2, ainsi que les parties correspondantes des contacts mobiles son supprimées. Dans un contacteur de ce genre, le ressort d'extrémité des pièces de contact mobiles est prébendé par un tirant qui l'applique en permanence sur la plaque d'entratnenent et les efforts à fournir par l'électro-aimant se rapprochent de ceux que l'on rencontre sur les contacteurs ordinaires. Le contacteur ainsi dérivé de l'invention ne colporte pas de shunts souples, et bénéficie de la disposition en peigne à longues dents des plaques de contact fixes. En alignant côte à côte deux inverseurs confornu à l'invention, dont les plaques de contact fixes centrales restent isolées l'une de l'autre, nais dont les plaques de contact fixes latérales sont raccordées électriquement deux à deux, on réalise un commutateur de polarité, sous la condition qu'au repos, c'est-à-dire en l'absence d'excitation des électro-ainants, les contacts mobiles des deux inverseurs s'établissent respectivement sur des plaques latérales lec- triqnement distinctes, ce qui est obtenu en disposant les électro-aisants des deux appareils symétriquement par rapport au plan conrmn de leurs plaques de contact centrales. La sécurité de marche d'un tel inverseur est pleinement asau- rée, si un attelage mécanique oblige les deux équipages mobiles à toujours se mouvoir symétriquement par rapport au plan des plaques centrales, ce qui est obtenu, par exemple, en disposant sur chacun des pivots des équipages mobiles, disposés en regard avec leurs axes confondus, un paneton et une bielle identiques, associés pour former un quadrilatère dont le sonnet opposé aux pivots est contraint à se déplacer, au moyen d'une coulisse, suivant une ligne bissectrice de l'angle formé par les deux manetons. REVENDICATIONS 1 ) Inverseur à commande par électro-ainant unique dont les pièces de contact mobiles, coopérant en parallèle, sont munies chacune de trois plages de con tact et sont soumises à l'action de trois ressorts de pression, un ressort central qui applique en permanence la pièce de contact mobile sur la plaque de contact fixe centrale de l'appareil et deux ressorts d'extrémités, pré bandés au moyen de tirants attelés sur la pièce de contact mobile, qui est entratnée sur l'une ou 11 autre des positions de travail par un équipage mo- bile, tournant autour de deux pivots dont l'axe commun passe sensiblement par les points de contact centraux, les tirants prébandant les ressorts d'extrémités ayant une longueur telle qu'en position de travail seuls les ressorts des extrémités intéressées agissent sur les pièces de contact mo- biles en prenant appui sur la plaque d'entraînement de d l'équipage mobile, tandis que les ressorts des autres extrémités, dont l'extension est limitée par leur tirant, sont sans action. 2 ) Inverseur à commande par électro-aimant, équipé des contacts décrits ci-des sus dans lequel l'équipage d'entraînement des contacts mobiles colporte une plaque d'entraînement isolante punie de logements profonds pour les trois ressorts de pression intéressant chaque pièce de contact mobile, laquelle est libre d'osciller par rapport à la plaque de contact fixe centrale, par exen- ple au moyen d'un simple tenon lui laissant une liberté d'orientation sutfi- sente. 30) Inverseur à commande par électro-aimant, comme en 1 et i ci-dessus, dans le quel les tirants prébandant les ressorts d'extrémités des pièces de contact mobiles sont articulés sur celles-ci de façon à faciliter la rotation rela tive des pièces de contact mobiles par rapport à leur plaque isolante d'en traînement. 4 ) Inverseur à commande par électro-aimant, comme en 1 et 2 ci-dessus, dans le quel l'électro-aimant à noyau plongeur est fixé directement sur la plaque de contact fixe centrale, le noyau étant attelé sur l'équipage mobile de l'appareil par l'intermédiaire de bras isolants. 5 ) Inverseur à coliande par électro-aimant, conne en 1 et 2 ci-dessus, dans le quel les chemins suivis par les courants intéressant chacune des pièces de contact mobiles coopérant en parallèle sont séparés, au moyen d'un découpage profond en peigne des plaques de contact fixes, au voisinage des zones de contact électrique. 6e) inverseur à conande par électro-aimant, comme en 1 et 2 ci-dessus, dans le quel les ressorts de rappel de l'équipage mobile ont leurs points d'attaches sur celui-ci, ainsi que leurs points d'attaches fixes, disposés de telle sor te que leur couple de rappel soit non croissant ou même décroissant pendant l'action de l'électro-aimant. 70) Contacteur pour courants de haute intensité à basse tension, ayant une disposition générale analogue à celle de l'inverseur précédemment décrit, équipé de pièces de contact mobiles entraînées et articulées con . indi qu ci-dessus, nais dont l'une des plaques latérales de contact est sup primée, les pièces de contact mobiles étant soumises à l'action d'un res sort central et d'un seul ressort d'extrémité prébandé, qui peut alors prendre eppui en permanence sur le plaque isolante d'entraînement.