Brevet FR2144541A1 — publié le 19730216

L'invention, due à la collaboration de Messieus LAMBERT, BUISSON, MACAIRE et GONTIER, est relative à un procédé de fabrication d'une gamme de disjoncteurs multipolaires débrochables à coupure dans l'air de performances échelonnées entre des valeurs minimale et maxlmale à partir d'éléments standards comportant us châssis mobile, un dispositif de commande logé à l'intérieur dudit châssis et une pluralité d'unités polaires identiques disposées en rang et espacées les unes des autres sur ledit chassies et comprenant chacune un support isolant en forme de gouttière, des contacts mobiles et fixes disposés entre les flancs latéraux dudit support isolant, une paire de conducteurs de traversée espacés vertlcalemenss qui traversent le fond dudit support auquel ils sont fixés, des contacts d'embrochage aménagés sur les extre mites de chaque conducteur de traversée et une chambre de coupure supportée par ledit support isolant et coiffant lesdits contacts. Les disjoncteurs multrpolaires du genre mentionné sont généralerent montés dans des cellules préfabriquées et iton sait que ltencombre ent et notamment ltencombrement au sol de telles cellules est particulibrerent Important. Pour répondre aux besoins les constructeurs sont amenés à proposer des gammes de disjonc- teurs d'un meme type de caractéristiques différentes, par exemple de tensions nominales échelonnées entre 2 et 17,5 kV, d'intensités nominales de 400 à 2 500 A et de pouvoirs de coupure échelonnés entre 250 et 750 MVA.La rationalisation des séries de fabrication impose une limitation du nombre d'éléments de la gamme, les caractéristiques ne correspondant pas à celles de l'un de ces éléments étant couvertes par l'utilisation d'un appairez de caractéristiques supérieures, lequel est dans ce cas surdimensionné. Le constructeur est donc amené à adopter un compromis entre une gamme importante d'appareils, exactement adaptés aux besoins mais d'un coût de fabrication élevé et un nombre limité ou un appareil unique de performances maximales utilisé généralement dans des conditions inrérieures à ses possibilités. La présente invention part de la constatation que l'utilisation d'éléments standards permet;un abaissement notable du coût de fabrication tout en ne s'opposant pas à la réalisation de disjoncteurs multipolaires du type indiqué dont ltencombrement, notamment au sol, correspond sensiblement à celui d'appareils conçus spécialement pour ces caractéristiques. L'invention a pour but de permettre la réalisation d'une gamme importante de disjonc- teurs multipolaires débrochables à coupure dans l'air à partir d'éléments de base identiques combines ou associés, de manière à obtenir des disjoncteurs de caractéristiques différentes dont l'encombrement est minimal pour les performances fixées. Le procédé de fabrication selon l'invention est caractérisé par le fait que lesdites unités polaires sont appropriées à la puissance maximale de ladite gamme de disjoncteurs et sont fixées sur ledit chassies avec un écartement entre deux unités adjacentes, approprié à la tension nominale du disjoncteur particulier de ladite gamme, de manière à limiter l'encombrement au sol, un dispositif de transmission entre ladite commande et lesdits contacts des différentes unités étant agencé pour une course d'ouverture des contacts appropriée aux performances du disjoncteur particulier, de manière à limiter l'énergie nécessaire à la commande des contacts. Les parties actives sous tension de chaque pôle du disjoncteur sont associées à un support isolant dont l'encombrement latéral est relativement faible et pratiquement indépendant des tensions mises en jeu. Llécartement entre les supports isolants de chaque phase du disjoncteur est choisi pour un isolement entre phases approprié à la tension nominale du disjoncteur. La fixation à entraxe différent des supports isolants sur le chariot roulant ne pose bien entendu aucun problème et ne complique nullement la fabrication, tout en permettant un gain notable d'encombrement au sol des disjoncteurs de la gamme, dont les tensions nominales sont faibles. Selon l'invention, le mécanisme de transmission du mouvement de commande des contacts est réglable de manière à permettre des courses d'ouverture différentes des contacts et à adapter ces dernières aux tensions nominales du disjoncteur particulier de la gamme. Malgré l'emploi d'une même commande pour l'ensemble des disjoncteurs de la gamme lténergie de commande peut ainsi être parfaitement adaptée aux performances du disjoncteur particulier. Chaque unité polaire et notamment le support isolant est bien entendu conçu pour les performances maximales des disjoncteurs de ladite gamme. Le niveau d'isolement élevé entre l'entrée et la sortie de chaque pôle et par rapport b la masse implique une certaine hauteur de ce support d'ailleurs peu gênante pour ce type d'appareil, mais présente l'avantage d'un isolement surdimensionné pour les raibles tensions. De tels disjoncteurs peuvent de ce fait être utilisés en des atmosphères polluées sans risque de claquage ou de contournement des isolants. Selon un développement de l'invention ,il est possible d'accrottre la tenue diélectrique du disjoncteur en adjoignant à ce dernier, d'une manière connue en soi, un sectionneur auxiliaire s'ouvrant après la coupure de courant et insérant une distance d'ouverture dans l'air ou coupure visible. Les chambres de coupure des disjoncteurs du genre mentionné comportent une électrode en avant de la chambre connectée au conducteur inférieur du disjoncteur.- Cette connexion est fixe lorsque la tenue diélectrique demandée peut être assurée par la chambre de coupure et ne dépasse pas par exemple 75 kV choc. Pour obtenir une tenue diélectrique supérieure, par exemple de 95 kV choc, il suffit d'ajouter un sectionneur auxiliaire susceptible de rompre ladite connexion et introduisant une coupure visible.Un tel changement d'isolement nécessite une modification de la course d'ouverture des contacts, qui peut être réalisée de la manière précitée, et il est facile de voir que l'adjonction du sectionă1euuxiîiaire permet une extension de la gamme de performances de ce type de dis jonc- teur sans modification notable. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité et plus particulièrement un support isolant recevant l'ensemble des parties actives d'une phase du disjoncteur, lesquelles sont dimensionnées pour les valeurs maximales de ladite gamme de disjoncteurs, la fixation audit support isolant étant réalisée par l'intermédiaire de deux conducteurs de traversée se terminant chacun par un contact d'embrochage. Las conducteurs de traversée sont avantageusement en matière moulée dont la conformation permet une fixation aisée des différentes éléments constitutifs du pôle. Les disjoncteurs à coupure dans l'air comportent un système de soufflage auto-pneumatique additionnel destiné à faciliter la coupure des courants de faible intensité et on connatt des disjoncteurs dans lesquels le soufflet auxiliaire est placé dans le compartiment basse tension loin des parties actives. Cet éloignement implique des canalisations isolantes de grande longueur qui freinent l'effet de soufflage recherché. On connatt également des dispositifs de soufflage, à soufflet disposé entre les conducteurs d'entrée et de sortie du disjoncteur dont le niveau d'isolement risque d'être affecté. Selon la présente invention, le dispositif auxiliaire de soufflas est logé directement sous le conducteur inférieur du disjoncteur à la partie inférieure dudit support isolant, une canalisation de courte longueur dirigeant l'air expulsé vers la chambre de coupure. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un disjoncteur multipolaire débrochable selon l'invention ; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, sur laquelle ont été représentées uniquement les consoles isolantes de support des différents pôles du disjoncteur ; la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1. Sur les figures, trois unités polaires 10, 12, 14 de même constitution d'un disjoncteur tripolaire débrochable sont fixées sur une embase commune 16 constituant le fond supérieur d'un caisson parallélépipédique 18 équipé de galets de roulement 20. A l'intérieur du caisson 18 est disposé le mécanisme de commande du disjoncteur, d'un type quelconque bien connu des spécialistes, susceptible de communiquer à l'arbre de commande 22, commun aux trois unités polaires 10, 12, 14, un mouvement alternatif de rotation pilotant la fermeture ou l'ouverture du disjoncteur. Les trois unités polaires iO, 12, 14 sont identiques et seule l'une d'entre dles, l'unité 12, sera décrite en détail, plus particulièrement en référence à la figure 3. L'unité polaire 12 comporte une console de support 24 en un matériau isolant moulé de section transversale en forme de U disposé verticalement sur l'embase 16. La fixation de la base 26 de la console 24 sur l'embase 16 est effectuée d'une manière quelconque, par exemple par l'intermédiaire d'inserts (non représentés) noyés dans la masse isolante. La largeur des flasques latéraux 28, 30 de la console 24 à profil en U diminue de bas en haut et une chambre d'extinction ou de coupure 32 est supportée par la partie supérieure de la console.Le fond 34 du profil en U de la console 24 comporte deux orifice 36, 38 offrant un passage à des conducteurs 40, 42 espacés et s'étendant horizontalement. Chaque conducteur 40, 42 comporte une bride 44, 46 de fixation du conducteur sur le fond 34 de la console isolante 24. La fixation peut être opérée par des vis 48, la partie isolante au voisinage de la fixation comportant des nervures de renforcement 50. L'extrêmitd libre de chaque traversée 40, 42 porte une pince d'embrochage 52, 54 d'un type bien connu susceptible de s'embrocher sur une plage fixe de contact 56, dont seule l'une a été représentée en trait discontinu sur la figure 3. A chaque pince de contact 52,56 est associé un doigt de guidage et de centrage 58, 60 assurant le centrage et le verrouillage mécanique du conducteur par rapport 9 la partie fixe de la cellule (non représentée) lors d'un mouvement d'embrochage de l'appareil. Ces dispositifs étant bien connus, il est inutile de les décrire plus en détail. La partie opposée aux pinces d'embrochage des conducteurs 60, 42 débouche à l'intérieur d'un espace confiné par le profil en U de la console 24. L'extrbnité 62 du conducteur 40 porte d'une manière bien connue un contact principal 66 et un contact pareétincelles 68, 70, susceptibles de coopérer avec des contacts mobiles principal 72 et pare-étincelles 74. La chambre de coupure 32 comporte une électrode antérieure (non représentée) connectée b un contact 98 susceptible de coopérer avec un couteau sectionneur mobile 76. Le sectionneur auxiliaire 76, 98 permet d'introduire une coupure visible et d'augmenter le niveau d'isolement lorsque la tenue diélectrique de la chambre 32 est insuffisante. Les contacts mobiles 72, 74 et le sectionneur 76 sont articulés sur I'extrbmité 64 du conducteur 42 et sont commandés par l'inter- médiaire d'un mécanisme å bielle 78 mécaniquement relié à l'arbre de commande 22, commun aux différents pâles du disjoncteur et actionné par l'intermédiaire d'un mécanisme 80, 82 par la commande (non représentée) logée dans le caisson 18. L'extrémité 62 du conducteur supérieur 40 porte un étrier de fixation 84 se terminant par une charnière 86 sur laquelle est articulée la chambre d'extinction 32. Une surface de butée 88 de la chambre 32 coopère avec une surface conjuguée de 1'extremité 62, de manière à positionner la chambre 32 en position active sur la console 24. Une soufflette 87 est fixée à ltextremité 64 du conducteur inférieur 42, le fond inférieur mobile étant mécaniquement relié par un système de levier 88 au contact mobile 72 de telle manière qu'un déplacement de ce dernier en direction d'ouverture des contacts s'accompagne d'une compression de la soufflette 87 expulsant l'air accumulé dans le volume interne à travers un tuyau 90 pour souffler pneumatiquement un arc formé entre les contacts séparés. Les conducteurs d'entrée et de sortie 40, 42 de l'unité polaire sont avantageusement constitués par des pièces moulées en alliage d'aluminium. Le support isolant ou console de support 24 est en un matériau synthétique qui comporte avantageusement des corrugations ou nervures 94, 96, respectivement entre les oonduc- teurs d'entrée et de sortie 40, 42 et la masse, de manière à accroître la ligne de fuite entre les pièces sous tension. Le support isolant 24 est agencé pour tenir la tension maximale de la gamme de disjoncteurs réalisés et- l'entraxe, entre conducteurs 40 42 et la masse représentée par le caisson 18, est déterminé en conséquence.Dans le cas d'une utilisation d'un tel support Iso- lant 24 dans un disjoncteur de performances moindres, les caractéristiques d'isolement sont surdimensionnées et un isolement suffisant peut être maintenu même en atmosphère pollué la surface de support isolant étant recouverte d'impuretés ou de poussières affectant la tenue diélectrique de ce dernier. L'invention est mise en oeuvre de la manière suivante Les unités polaires sont identiques pour la gamme de disjoncteurs du type mentionné et sont bien entendu appropriées aux performances maximales de cete gamme. Les trois unités polaires 10, 12, 14 d'un disjoncteur tripclaire sont fixées sur un rang sur le caisson 18 un entraxe a (voir figure 2) étant ménagé entre les différentes unités polaires. L'entraxe a ou écartement entre les différentes phases du disjoncteur est bien entendu approprié à la tension de service ou au niveau d'isolement requis. I1 est clair que pour les disjoncteurs de tension élevée de la gamme cet entraxe a sera maximal, la largeur de l'appareil et l'encombrement correspondant au sol étant également maximaux tandis que pour un disjoncteur de faible tension cet entraxe a pourra être choisi plus faible. Pour bdnéficier de cette dimi nution d'encombrement, il convient bien entendu d'utiliser un caisson 18 ou chariot roulant de dimensions correspondantes à celles des parties sous tension constituées par les trois unités polaires 10, 12, 14. Chaque unité polaire est connectée mécaniquement au dispositif de commande logé dans le caisson 18 par un mécanisme de bielles 78, 82 et des cotes d'ouvertures différentes des sectionneurs mobiles, appropriées aux caractéristiques du disjoncteur de la gamme, sont obtenues par modification ou réglage du mécanisme de transmission, notamment de I'embiellage. L'emploi d'unités polaires standard diminue notablement le coût de fabrication de la gamme de disjoncteurs, l'encombrement minimal au sol de chaque disjoncteur de la gamme étant pratiquement conservé. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences électriques ou mécaniques. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une gamme de disjoncteurs multipolaires débrochables à coupure dans l'air de performances échelonnées entre des valeurs minimale et maximale à partir d'éléments standards comportant un châssis mobile, un dispositif de commande logé à l'intérieur dudit châssis et une pluralité d'unités polaires identiques disposées en rang et espacées les unes des autres sur ledit châssis et comprenant chacune un support isolant en forme de gouttière, des contacts mobiles et fixes disposés entre les flancs latéraux dudit support isolant, une paire de conducteurs de traversée espacés verticalement qui traversent le fond dudit support auquel ils sont fixés, des contacts d'embrochage aménagés sur les extrêmités de chaque conducteur de traversée et une chambre de coupure supportée par ledit support isolant et coiffant lesdits contacts, caractérisé par le fait que lesdites unités polaires sont appropriées à. ladite valeur maximale de ladite gamme de disjoncteurs et sont fixées sur ledit châssis avec un écartement entre deux unités adjacentes, approprié à la tension nominale du disjoncteur particulier de ladite gamme de manière à limiter l'encombrement au sol, un dispositif de transmission entre ladite commande et lesdits contacts des différentes unités étant agencé pour une course d'ouverture des contacts appropriée aux performances du disjoncteur particulier de manière à limiter l'énergie nécessaire à la commande des contacts. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, de disjoncteurs à tenue diélectrique élevée, caractérisé par le fait qu'à chaque unité polaire est adjoint un sectionneur auxiliaire, connu en soi, à coupure visible, la course d'ouverture desdits contacts et sectionneur étant adaptée au niveau d'isolement requis par réglage dudit dispositif de transmission du mouvement de commande. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le support isolant de chaque unité polaire reçoit l'ensemble des parties actives d'une phase du disjoncteur lesquelles sont dimensionnées pour les valeurs maximales de ladite gamme de disjoncteurs, la fixation audit support isolant étant réalisé par l'intermédiaire de deux conducteurs de traversée se terminant chacun par un contact d'embrochage. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque unité polaire comporte un dispositif de soufflage d'air, connu en soi, en forme de soufflet actionné par le mouvement d'ouverture des contacts et disposé à la partie inférieure dudit support isolant en dessous du conducteur de traversée inférieure de manière à ne pas affecter la tenue diélectrique du disjoncteur.