Brevet FR2299710A1 — publié le 19760827

La présente invention concerne un commutateur rotatif modulaire destiné à modifier le nombre de spires des enroulements d'un transformateur triphasé et servant à compenser les variations de tension au primaire de ce transformateur. On connaît des commutateurs polyphasés agissant de façon identique-sur les enroulements primaires qui possèdent à une extrémité un meme nombre de spires permettant d'accroître ou de réduire dans un certain rapport le nombre de spires de l'enroulement.Dans le montage dit "en étoile" le commutateur sert à relier une des prises si tuée en fin d'enroulement aux prises des autres enroulements dont le rapport est le même, I1 est évident que la commutation doit être réalisée lorsque le transformateur est hors tension, Un type de commutateur realisé jusqu'à présent pour cette application comporte un corps cylindrique fixé à la paroi métallique du transformateur0 I1 supporte une pluralité de plots fixes disposés à la même hauteur de la base du cylindre et un arbre mobile à l'intérieur. Cet ensemble est immergé dans le diélectrique du transformateur0 Une poignée liée rigidement à l'arbre mobile permet de le commander en translation et en rotation ; dans le cas d'un commutateur triphasé, sur cet arbre mobile sont disposés trois contacts aptes à appuyer sur les plots fixes de chaque phase grâce à trois ressorts dont l'axe d'effort est radial par rapport à l'arbre mobile0 Les trois contacts mobiles sont relies entre eux par une tresse conductrice, la poignée permet de soulever l'axe mobile longitudinalement afin de supprimer la liaison entre plots fixes et mobiles, le commander en rotation et le relacher ensuite de façon que les contacts mobiles appuient sur les trois plots fixes sélectionnés, ce qui assure le rapport de transformation choisi. Un dispositif situé d l'extérieur du transformateur et solidaire du corps cylindrique, assure pour chaque position le maintien d'urne façon sûre et précise de l'ensemble poignée-arbre mobile afin d'assurer la liaison plots fixes et plots mobiles0 Les commutateurs réalisés jusqu'à ce jour sont constitués en partie de pieces isolantes tels que les supports de contacts fixes et contacts mobiles par suite de la tension électrique existant entre les différents plots d'une part, et par rapport à la masse d'autre part. Ces parties isolantes sont raccordées à des parties metalliques qui assurent les fonctions mécaniques du cornutateur. Cette constitution hétérogène a pour inconvénient de nécessiter un grand nombre de pièces différentes, d'augmenter l'enconbrement du commutateur pour des raisons d'isolement électrique et de rendre difficile le montage et le démontage du connutateuro Le commutateur, selon la présente invention remédie à ces inconvénients. I1 présente une reduction du nombre des conposants, de l'encombrement et permet en outre un montage et démontage aisés parce que constitué de nodules bien différenciés tels que contacts mobiles Ce contact mobile permet de simplifier et dé supprimer certaines fonctions mécaniques en rendant la manoeuvre du comrlutateur plus aisée Grâce à cette conception, le coût en est réduit0 La présente invention a pour objet un commutateur rotatif modulaire pour transformateur triphasé dont les enroulements primaires possèdent à une extrémité des prises échelonnées identiques sur les trois enroulements, con-uta- teur comprenant trois groupes de plots fixes disposés sur un support connectés auxdites prises de telle sorte que chaque groupe corresponde à un enroulement, Selon les particularités de l'invention, les trois contacts mobiles connectés électriquement entre eux aptes à être commandés en rotation et aptes en équilibre à appuyer chacun sur un plot d'un groupe différent sont réalisés en une pièce unique en étoile à trois brandhes formant ressort et exerçant une force dans le sens contact-plots et une autre dans un deuxième sens perpendiculaire au premier et convergent vers le centre, Ce ressort en forme d'étoile à trois branches assure la jonction entre tois plots fixes et il est perpendicur laire à l'axe de commande du commutateur et ses branches agissent dans un même plan. Le support de plots fixes est constitué dtune pièce en forme de disque0 Les plots fixes sont répartis suivant un cercle en trois groupes bien distincts, leurs extrémités assurant le contact sont dans un même plan superposé par le plan des branches du contact mobile. Les plots sont séparés les uns des autres par une crête radiale permettant le passage aise de la branche du contact mobile d'un plot à l'autre, étant donné que les branches de contact mobile sont repliées élastiquement dans le sens plot contact le débattement en rotation du contact mobile est limité par un système ergot embrèvement lié à l'arbre et au Corps du commutateur0 L'axe de commande agit par son extrémité inférieure sur la pièce de contact en étoile et actionnée par son extrémité supérieure au moyen d'une poignée de commande liée uniquement en rotation. La liberté en translation permet le passage d'une position à une autre et maintient d'une façon sire et precise le contact sur chaque position. Toutes ces pièces de maintien sont réalisées en matériau de moulage isolant et rigide et sont assemblées par des moyens rapides, encliquetage entre corps et support de contacts fixes. La liaison sur la paroi métallique du transformateur est réalisée par un écrou également en matériau de moulage. En se référant aux figures schématiques I à 3 ci-jointes, on va décrire ci-après un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à' titre purement illustratif et nullement linitatif. Les mêmes éléments représentés sur plusieurs de ces figures portent sur toutes celles-ci les mêmes références, La figure I représente une coupe partielle du commutateur. La figure 2 représente une vue perspective éclatée de la poignée de commande, de 11 arbre de commande et du corps de support du commutateur0 La figure 3 représente une vue perspective éclatée de l'arbre de commande, de la pièce de contact en étoile et du support de plots fixes0 Tel que représenté sur la figure 1, on voit un commutateur fixé sur une paroi ou un couvercle 1 d'un transformateur. Un capot de protection 2 muni d'une pluralité de gaudrons 3 recouvre l'extrémité superieure du commutateur. Le capot 2 est apte à être vissé sur la partie du commutateur en contact avec le couvercle 1 du transformateur. Au cours de cette action, il enserre un joint d'étanchéité 4 dont le rôle est d'assurer principalement l'arrêt des particules de poussières qui pourraient s'introduire. Sous le capot de protection 2 est disposée une poignée de commande 5 munie de gaudrons 6 sur une grande partie de sa périphérie et d'un couvercle 7 posé par embottement Sous le couvercle 7 apparait l'extrémité d'un taxe de commande 8 terminée par une rainure dans laquelle s'encastre un circlip 9 retenant une rondelle 10 contre laquelle vient porter un ressort il et la butée de la poignée de commande 5 L'axe de commande 8 est réalisé en matière moulée isolante et rigide0 Sur la figure 2 on peut voir que dans une saignée 12 diamétrale de l'axe de commande 8 et une saignée 13 diamétrale également, de la partie centrale de la poigne de commande 5, les saignées 12 et 13 étant en face l'une de l'autre, est disposée une pièce d'entraînement 14 pouvant etre en aluninium et de forme quasi rectangulaire0 La poignée de commande 5 quand elle est manoeuvrée en rotation entraîne aussi l'axe de commande 8 grâce à la présence de cette pièce d'entralnement 14. De plus la poignée de commande 5 peut être soulevée, ce qui a pour effet de comprimer le ressort 11 et de faire sortir un ergot 15 faisant partie de la poignée de commande 5, du logement 16 d'un disque repère 17 disposé sous la poignée 5. Dans notre exemple il existe trois logements 16, 16', 16" dans chacun desquels ergot 15 peut etre introduit après soulèvement de la poignée de commande 5, rotation et rappel de celle-ci sous l'action du ressort 11.Un doigt 18 faisant partie du disque repère 17 indique l'un des chiffres "1", "2", "3", inscrits sur une étiquette collée sur la partie dénuée des gaudrons 6 de la poignée de commande 5. Le doigt 1â permet de positionner la poignée 5 et par conséquent l'arbre mobile selon l'une des trois angles choisis. Un corps de support I9, en matière moulée isolante et rigide de même que le capot 2, la poigne de commande 5 et le disque repère 17, enferre l'arbre de commande 8 qui est apte à tourner avec friction à l'intérieur du corps du support 19. L'extrrmite supérieure du corps de support 19 comporte un filetage sur lequel on peut visser un écrou 20 en matière moulée de synthèse également. En se vissant, l'écrou 20 maintient le corps de support 19 et le disque repère 17 contre le couvercle 1 de la cuve du transformateur Un joint d'étanchéité 21 sous forme de bague enserrant le corps du support 19 empêche les remontées d'huile du transformateur. Un autre joint d'étanchéité 22 empêche les remontées d'huile entre l'axe de commande 8 et le corps de support 19. A l'extrémité inférieure de l'axe de commande 8 est disposé un disque échancré 23 sous lequel sont montés trois secteurs pleins tels que 24 laissant un espace vide à trois bras en étoile à partir du centre. Cet espace vide est prévu pour positionner une pièce métallique en étoile 25 (figure 3). La pièce 25 conductrice et élastique assure les contacts entre trois plots fixes 26 appartenant à trois groupes de plots différents séparés sur un support de plots 27 par des entretoises 28. Dans notre exemple chaque groupe de plots comprend trois plots0 Le support de plots 27 est une plaque circulaire isolante de faible épaisseur dans laquelle peuvent être percés des trous pour le montage en force des plots tubulaires en cuivre dont une extrémité est rabattue par emboutissage et constitue la surface de contact du plot fixez La plaque est obtenue par moulage d'un matériau isolant de synthèse0 Selon un autre procédé les plots fixes sont utilisés comme inserts lors du moulage. Le support des plots 27 possède entre les plots, des crêtes 29 qui ont pour rôle de séparer les plots les uns des autres. La pièce en étoile possède trois bras repliés vers le bas. Les extrémités de chaque bras constituent les contacts avec les plots fixes 26 Ces extrémités sont repliées vers le haut tangentiellement par rapport à la plaque circulaire du support 27. Le métal choisi pour ses qualités élastiques et conductrices peut être du cuivre-béryllium. La forme en V retourné permet, suivant la pression exercée au centre, d'équilibrer et d'ajuster la pression du contact mobile sur le plot fixez La forme d'extrémité du contact mobile aux ailes relevées permet d'obtenir, lors du changement de position par rotation, un franchissement particulièrement aisé de la crête 29 disposee entre deux plots fixes voisins. A son extrémité inférieure le corps du support 19 est terminé par une bride circulaire 30 (figure 2)o Dans cette bride sont percées à 120- l'un de l'autre des trous bordés de protubérances 31 permettant le boutonnage des entretoises 28 sur la bride 30. Un ergot 32 appartenant au corps du support 19 limite la rotation de l'axe de commande 8 à la partie échancrée du disque 23. Cette partie échancrée dans notre exemple peut être de 729. Le fonctionnement du commutateur est le suivant Pour passer d'une position à une autre on soulève la poignée de commande 5, l'ergot 15 quitte son logement Le commutateur est déverrouillé0 On tourne ensuite la poignée 5 d'un angle de 360 pour passer d'une position à la position suivante, le ressort 11 étant en compression0 L'axe de commande 8 tourne d'un même angle ainsi que la pièce en étoile 25 Le contact.s1établit entre la pièce en étoile 25 et les plots fixes. On tâche ensuite la poignée de commande 5 et l'ergot 15 se place dans le logement correspondant au repère choisi. La poignée 5 est verrouillée sur la nouvelle'position0 Le montage et le démontage du commutateur sont aisés.Un remplacement de l'un des modules du commutateur est facile à accomplir. Pour enlever la poignée de commande 5 il suffit d'enlever le circlip 9, la rondelle 10 est alors soulevée par le ressort 11. Une fois le ressort 11 et la pièce d'entraînement 14 retirés la poignée 5 s'enlève sans difficulté. il faut ensuite dévisser l1écrou 23, le corps de support est alors libre de descendre dans le transformateur. Le support de plots fixes 27 se retire du corps de support 19 en appuyant sur les deux extrémités de chacune des entretoises 28. Le commutateur rotatif, objet de la présente invention, permet de modifier les connexions des plots en toute sécurité, tout en assurant des intensités permanentes de courant allant jusqu a trente ampères et des résistances d1 isolement importantes. Les applications particulièrement intéressantes sont du domaine des transformateurs triphasés dans lesquels les différentes prises d'extrémités des enroulements doivent être réunies à un point cormunO REVENDICATIONS 1/ Commutateur rotatif modulaire pour transformateur triphasé dont les enroulements primaires possèdent à une extrémité des prises échelonnées identiques sur les trois enroulements, commutateur comprenant trois groupes de plots fixes disposés en cercle, connectés auxdites prises de telle sorte que chaque groupe corresponde à un enroulement, trois contacts mobiles connectés électriquement entre eux aptes à être commandés en rotation et aptes, en position verrouillée, à appuyer chacun sur un plot d'un groupe différent, des moyens de support et des moyens de commande du commutateur, caractérisé en ce que lesdits trois contacts mobiles sont réalisés en une pièce unique en étoile à trois branches (25) formant ressort dans un premier sens contact-plot (26) et dans un deuxième sens perpendiculaire à ce dit premier sens. 2/ Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support (27) desdits plots fixes est perpendiculaire à l'axe de commande (8) dudit commutateur. 3/ Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support (27) desdits plots fixes est constitué d'une pièce de moulage circulaire comportant dans le plan de la circonférence les logements desdits plots séparés les uns des autres par une crête radiale (29). 4/ Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite pièce en etoile (25) possède des bras repliés dans ledit premier sens, les extrémités repliées de chaque bras étant de plus relevées dans ledit deuxième sens. 5/ Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite pièce en étoile (25) est réalisée en alliage de cuivre et de béryllium. 6/ Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de support '(19, 27) et de commande (5, 8) du commutateur sont réalisés en matériau de moulage isolant et rigide. 7/ Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de support (19, 27) du commutateur comportent une plaque de support (27) desdits plots solidaires d'un corps de support (19) lui-même fixé sur la plaque du transformateur grâce un écrou (20) dans ledit matériau de moulage0 8/ Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de commande (5, 8) comportent un axe de conclande (8) agissant par son extrémité inférieure sur ladite pièce en étoile (25) et actionnée par son extrémité supérieure au moyen d'une poignée de commande (5)0 9/ Commutateur selon la revendication 8, caractérise par le fait que ledit axe de commande (8) est logé à l'intérieur dudit corps de support (19) dans lequel il tourne avec friction. 10/ Commutateur selon la revendication 1, caracterise par le fait qu'il est composé de trois modules distincts qu'on peut aisément désolidariser à savoir - Support de contacts fixes (27) - Contacts mobiles (25) - Corps avec axe et poignée de commande (19, 8, 5).