Brevet FR2239754A1 — publié le 19750228

Lorsque des ponts de contact constitués par plusieurs élé ment s de contact en forme de barres disposés les uns au-dessus des autres et s'étendant parallèlement entre eux sont-utilisés pour établir une liaison bague collectrice-contact complémentai- re fixe, par exemple dans des sélecteurs pour commutateurs à plots, on peut, suivant une technique déaà connue, afin de rendre uniforme la répartition du courant sur les différents éléments de contact s'engageant à la manière d'une pince autour du contact complémentaire, prévoir des agencements géométriques tridimen- sionnels appropriés qui font que les trajets de courant passant par les éléments de contact disposés parallèlement les uns aux autres présentent, à partir du point de connexion de la ligne a'alimentation au contact fixe jusqu'au point de connexion de la' dérivation sur la voie de contact par frottement, entre eux a peu près la même longueur et ce, indépendamment de la position des ponts de contact par rapport au contact fixe. Ainsi que des recherches l1 ont montré, la répartition du courant dépend dans de tels dispositifs de contact non seulement des longueurs des trajets de courant mais également d'effets de repoussement du courant (effets de peau) qui sont dus aux champs magnétiques propres des différents éléments de contact et, â cet égard, il est à noter qu'il se produit effectivement un repous sement de courant en direction des éléments de contact en forme de barres situés extérieurement. C'est pourquoi, notamment en présence d'un grand nombre d'éléments de contact placés cote à caste, des trajets de courant présentant une longueur égale ou sensiblement égale ne permettent pas d'obtenir des résultats tout à fait satisfaisants.J L'intensité de courant accrue que l'effet pelliculaire pro voque dans des éléments de contact extérieurs des ponts de con tacts se trouve alors encore accentuée si le courant est amené à partir des deux extrémités aux contacts complémentaires fixes réalisés le plus souvent en tant que contacts en couteau, puis que dans ce cas, les trajets de courant sont les plus longs pré cisément pour les-éléments de contact intérieurs. Il en est ainsi par exemple dans les dispositifs de con tact connus représentés aux figures 1 et 2. Dans le cas de la fig. 1 l'attache de connexion 1 pour les conducteurs d'amenée 2 est disposée à peu près centralement par rapport au pont de contact 4 constitué par les éléments de contact en forme de barres 3 mais à partir de cette attache de connexion le courant est amené au contact fixe 5 pour moitié du côté gauche et pour l'autre moitié du côté droit par l'intermédiaire de l'électrode ovale 7 entourant la barre d'isolation 6 .C'est pourquoi les trajets parcourus par le courant à partir des points de dérivation x vers les différentes barres présentent entre eux des longueurs différentes, c'est-à-dire que les trajets de courant vers les éléments de contact extérieurs sont justement les plus courts et ceux s'étendant vers les éléments de contact intérieurs les plus longs. il en résulte que les éléments de contact extérieurs, qui de toute manière subissent déjà des intensités de courant accrues, doivent supporter encore des charges additionnelles du fait des longueurs de trajet de courant différentes qui, en 1' occurrence, sont précisément défavorables pour les éléments de contact exté- rieurs, alors que les éléments de contact situés à l'intérieur, d'un point de vue tridimensionnel, se trouvent déchargés encore davantage à mesure que le nombre d'éléments croît. Par conséquent, le manque d'uniformité dans la répartition du courant se trouve au total encore accentué. Si, comme représenté à la fig. 2, le contact complémentaire fixe 8 (contact en couteau) possède sur ses cotés frontaux des attaches de connexion 9, 9' par l'intermédiaire desquelles le courant est amené respectivement pour moitié au contact, il s'avère que les longueurs des trajets de courant à partir des points de dérivation x correspondent sensiblement à celles obtenues dans le. cas de l'agencement suivant la fig. 1, ce qui veut dire que la répartition du courant présente le même manque d'uniformité. Lorsque la largeur totale des ponts de contact et, par suite, en général le nombre des éléments de contact en forme de barres disposés parallèlement les uns aux autres dépassent une valeur déterminée, alors la répartition du courant devient encore beaucoup moins uniforme. C'est pourquoi il y a des limites aux intensités de courant susceptibles d'être maîtrisées avec les dispositifs de contact connus tels qu'ils sont illustrés à titre d'exemple aux fig. 7 et 2. Au-delà de certaines largeurs totales du dispositif de contact ou à partir d'un certain nombre d' éléments de contact montés en parallèle, la capacité de courant ne peut donc plus entre accrue sensiblement, même en cas d'utilisation de dérivations parallèles supplémentaires présentées sous forme d'éléments de contact additionnels, de sorte que les dépenses supplémentaires correspondantes ne sont plus justifiées d'un point demie économique. La présente invention a pour objet de trouver un moyen permettant d'une manière économique de rendre plus uniforme la répartition du courant en particulier dans le cas de ponts de contact contenant plus deblit éléments de contact en forme de barres (quatrepaires d'éléments) et de créer les conditions nécessaires pour que la capacité de courant des éléments de contact puisse être influencée et augmentée de manière optimale sur le plan économique. La solution apportée à ce problème suivant la présente invention consiste en ce que la connexion électrique des contacts fixes (contacts en couteau) est chaque fois prévue dans leur zone médiane et en ce que l'étendue de l'élément de connexion est faible par rapport à la largeur du pont de contact mobile et est dimensionnée de telle sorte que, lorsque le pont de contact touche le contact fixe, les trajets de courant s'étendant à partir de l'élément de connexion jusqu'aux éléments de contact individuels du pont de contact, présentent des différences de longueur telles que la répartition de courant déterminée par les chutes de tension-se produisant par-voie d'induction le long des trajets de courant individuels et l'effet pelliculaire provoqué par le champ propre des éléments de.contact, produisent une répartition sensiblement -lineaire du courant sur les éléments de contact. Du fait que le courant est amené centralement au contact complémentaire fixe (contact en couteau) saisi directement par les éléments de contact du pont de contact agissant à la manière d'une pince, les longueurs des trajets de courant en direction des éléments de contact extérieurs, se trouvent accrues de sorte que les influences produites par les longueurs des trajets de courant et celles exercées par l'effet pelliculaire se contrecarrent. Suivant une caractéristique additionnelle de la présente invention, la géométrie de ltensemble du dispositif est choisie de façon que les influences mentionnées, agissant les unes à l'encontre des autres s'annulent presque complètement de manière à obtenir une répartition linéaire du courant. Le dispositif suivant l'invention est décrit plus en détail ci-dessous et illustré schématiquement à titre d'exemple aux dessins annexés. La fig. 3 est une vue de dès sus du dispositif de contact comprenant une bague collectrice susceptible d'être connectée par l'intermédiaire d'un pont de contact constitué par des éléments de contact en forme de barres connectés à leur tour à un contact complémentaire fixe (contact en couteau). La fig. 4 est une vue de dessus analogue à la fig. 3, le dispositif comportant cependant un contact fixe d'une forme différente. La fig. 5 est une vue de dessus dtune partie d'un dispositif-de contact suivant l'invention. Comme le montre la fig. 3, sous l'influence de l'effet pelliculaire, les éléments de contact en forme de barres situés à ltextériewr 9, 10 et 15, 16 du pont de contact 4 sont soumis à-des charges de courant plus fortes que les éléments de ccn- tact intérieurs 71, 12 et 13 et 14 . En revanche, du fait que la connexion électrique ( élément de connexion 1) eBt présure au-milier de la largeur a du pont de contact mobile 4 et, par suite, également au niveau de la partie centrale du contact fixe 17, les trajets de courant s'étendant à partir de l'endroit où le courant entre dans le contact' fixe 17 en direction des éléments de contact en forme de barres extérieurs 9, id et 15, 16 sont plus longs que ceux s'étendant en direction des éléments de contact intérieurs 11, 12, et 13, 14 . Ces--conditions sont illustrées à la figure par les flèches représentatives des trajets du courant. Cependant, des traJets de courant plus longs entraînent, des résistances à induction plus fortes et, par suite, des fractions de courant réduites. Par conséquent, dans les éléments de contact extérieurs 9, 1G, îl et 14, 15, 16 le courant est proportionnellement plus faible que dans les éléments de courant intérieurs 12 et 13, le rapport quantitatif entre ces courants étant d'autant plus prononcé que les éléments de contact extérieurs se trouvent -plus éloignés des éléments- de contact intérieurs et/ou quil y a davantage d'éléments de contact.Etant donné que par suite de l'effet pelliculaire les éléments de contact extérieurs doivent véhiculer des fractions de courant croissantes il se produit une compensation du fait que, en raison des longueurs différentes des trajets de courant, les fractions de courant dans les contacts extérieurs sont, dès le départ, réduites ou deviennent plus réduites; Cela veut dire que Iteffet pelliculaire est compensé entièrement ou partiellement. Les dimensions a, b,c, et d indiquées à la fig. 3 sont déterminantes pour les longueurs des trajets de courant et leurs impédances. Plus les dimensions c et d sont choisies faibles et plus l'effet produit par les longueurs de trajet de courant différentes se fait ressentir. Comme le montre la fig. 4, cette influence peut encore entre accentuée en faisant varier la largeur d du contact fixe 18 en direction transversale. ni choisissant de manière appropriée les dimensions mentionnées et la forme des contacts, il est alors possible, la connexion de courant 20 étant placée centralement, d'obtenir des trajets de courant de longueurs différentes et de compenser au gré, entièrement ou partiellement, 1' effet pelliculaire dA à un repoussement du courant. ainsi que le montre la fig. 5, le principe de l'invention peut également être appliqué lorsque l'amenée du courant au contact complémentaire fixe 19 s'effectue au moyen de dispositifs réalisés sous forme ovale ou annulaire, pourvu que la transition 21 au contact fixe 19 soit sensiblement plus étroite que la largeur totale a du pont de contact 4 et de la largeur de contact s (c a). L'effet produit par l'amenée centrale du courant peut encore être renforcé lorsque, au niveau du contact complémentaire (bague collectrice 22), la connexion électrique est également placée au milieu du pont de tntact. Cependant, s'il s'agit par exemple d'un commutateur à plots présentant de nombreuses positions de commutation et d'une bague collectrice située à 1' inté- rieur et que cette bague collectrice ne présente qu'une seule connexion électrique, la position de celle-ci par rapport au pont de contact change à chique commutation. arsin d'obtenir pour les différentes positions, une répartition aussi uniforme que possible du courant, il est proposé, suivant un autre aspect de la présente invention, de choisir la largeur e de la bague collectrice 22 (fig. 3 et 4) aussi grande que possible. De ce fait, lorsque la connexion électrique est placée latéralement par rapport au pont de contact, le trajet de courant s'étendant transversalement par rapport aux éléments de contact reçoit dans la bague collectrice une faible impédance et perd ainsi de son influence en ce qui concerne la répartition du courant. Le fait de prévoir plusieurs connexions électriques sur la bague collectrice produit un effet analogue. R R E V E N D I C Â T ss 0-N s 1 - Dispositif de contact pour sélecteurs de commutateurs à plots, ajusteurs de tension ou analogues, constitué par une voie de contact par frottement et des contacts complémentaires fixes qui, disposés à une certaine distance de la voie de contact par frottement, peuvent être connectés tour à tour élec triquemelt à cette dernière au moyen d'un pont de contact mobile constitué par plusieurs éléments de contact en forme de barres disposés par paires les uns au-dessus des autres et parallèlement entre eux, caractérisé en ce que la connexion électrique 1, 20 21 des contacts fixes 17, 18 19 se trouve chaque fois dans la zone centrale de ceux-ci et en ce que l'étendue c de l'élément de connexion est faible par rapport à la largeur a du pont de contact mobile 4 et est dimensionnée de telle sorte que, lorsque le pont de contact touche le contact fixe, les trajets de courant s'étendant à partir de l'élément de connexion vers les différents éléments de contact individuels 9 à 16 du pont de contact présentent des différences de longueur telles que la ré- partition de. courant déterminée par les chutes de tension produites par voie d'induction le long des différents trajets de courant et l'effet pelliculaire dû au champ propre des éléments de contact réalisent une répartition sensiblement linéaire du courant sur les différents éléments de contact. 2 - Dispositif de contact suivant la revendication 1, ca rack'égrisé en ce que la forme géométrique des contacts complémentaires fixes est choisie en fonction des longueurs de trajet de courant désirées. 3 - Dispositif de contact suivant la revendication 2, ca ractérisé en ce que la profondeur d des contacts complémentaires diminue avec l'aceroissement de leur distance latérale par rapport å l'élément de connexion. 4 - Dispositif de, contact suivant l'lune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur e de la bague collectrice 22 est accrue en vue d'obtenir l'uniformité désirée en ce qui concerne la répartition du courant.