Brevet FR2330178A1 — publié le 19770527

L'invention concerne un couplage amortisseur destiné à raccorder des instruments électriques à haute et très haute tension, c'est-à-dire des disjoncteurs, sectionneurs et pylones à une canalisation d'alimentation électrique qui, dans les installations de commutation à l'air libre, est constituée habituellement par une barre collectrice tubulaire. Le couplage amortisseur est posé entre la canalisation d'alimentation et la borne de l'instrument électrique et sert à amortir les surcharges explosives nuisibles des isolateurs porteurs, en porcelaine, lors du passage d'un courant de court-circuit dans le circuit. La surcharge explosive est importante, en particulier lors du passage d'un courant de court-circuit asymétrique, où la-force dynamique est (1,8)2 = 3,24 fois plus grande que l'amplitude de la force dans un court-circuit symétrique. Le couplage amortisseur sert, en même temps, de couplage extensible, et il compense les différentes dilatations thermiques linéaires de la canalisation d'alimentation et de la base qui se produiraient sous l'effet des changements de température de l'environnement et sous l'effet de ltéchauffement de la canalisation d'alimentation dû aux pertes par effet Joule. Le couplage amortisseur augmente la sécurité du fonctionnement du système de distribution d'énergie. Jusqu'ici, la canalisation d'alimentation était habituellement reliée rigidement avec la borne de l'appareil électrique. Les forces dynamiques étaient transmises en totalité aux isolateurs a' qui lton devait donner une dimension correspondant à la force dynamique maximale. La surcharge explosive provoquée sur les isolateurs par les forces dynamiques est proportionnelle au carré du courant de court-circuit. Dans les nouvelles installations de distribution a hautes puissances en court-circuit, ces forces sont tellement importantes qutil n1 est pas possible de garantir la production d'isolateurs ayant une résistance suffisante. Il n1 est pas souhaitable de diminuer la force dynamique en augmentant l'éloignement des canalisations d'alimentation, car il s'en suit une augmentation de la surface de l'installation de distribution et des frais d'investissement dans cette installation.Un raccourcissement de la longueur de la- canalisation d'alimentation sur laquelle agit la force dynamique, en posant d'autres isolateurs supports, ne peut pas être réalisé dans tous les cas, car il perturbe la conception de l'installation de distribution, par exemple le système des voies d'arrivée et, de plus, les investissements sont augmentés dans l'installation de distribution. Les couplages amortisseurs actuels, qui sont formés par un ressort cylindrique que l'on pose verticalement audessus de la borne de l'appareil électrique,ne peuvent pas être utilisés dans les nouvelles installations de distribution, car ce couplage amortisseur à qui l'on doit donner des dimensions correspondant aux forces, courants de court-circuit et intensités théoriques désirées, devient tellement encombrant que non seulement il augmente la hauteur de l'appareil électrique, mais aussi la largeur de cet appareil, et que pour des distances d'isolation données, il serait nécessaire d'augmenter les distances entre les barres collectrices, ce qui présente les inconvénients indiqués ci-dessus.Le montage du couplage amortisseur au-dessus de l'isolateur porteur a de plus encore un inconvénient qui réside en ce que le bras augmente, et que, pour une force donnée, le couple de flexion, la sollicitation à la flexion, et la flexion transversale de l'isolateur augmentent. Ce couplage amortisseur n'amortit pas les oscillations de la canalisation d'alimentation et ne compense pas les dilatations thermiques sans une sollicitation supplémentaire de l'isolateur dans la direction de la canalisation, car il possède, dans toutes les directions, la même rigidité, relativement importante. L'invention a pour but de supprimer les inconvénients mentionnés. Elle a pour objet un couplage amortisseur pour appareils électriques qui es-t posé entre la borne de cet appareil et la canalisation d'alimentation, et qui est établi à partir d'un corps de ce couplage amortisseur, d'une pièce intercalaire, d'un élément élastique et d'un accouplement conducteur, qui est caractérisé en ce que le corps du couplage amortisseur est relié rigidement avec la canalisation d'alimentation, et la pièce intercalaire avec la borne de l'appareil électrique. Le corps du couplage amortisseur est relié avec la pièce intercalaire au moyen d'un élément élastique, le corps du couplage amortisseur et la pièce intercalaire pouvant se déplacer librement l'un par rapport à l'autre seulement dans la direction de la canalisation d'alimentation. La communication électrique entre la borne et la canalisation d'alimentation est assurée par un accouplement conducteur. Le couplage amortisseur est monté dans ltaxe de la canalisation d'alimentation. Le corps du couplage amortisseur a la forme d'une douille dans laquelle on monte la pièce intercalaire, sous la forme d'une plaque, et l'élément élastique qui est formé d'un système de ressorts qui sont posés symétriquement des deux côtés de la pièce intercalaire. L'élément élastique est formé de quatre faisceaux de bandes élastiques prëSendues. Chaque faisceau de bandes élastiques est relié avec la pièce intercalaire de telle façon que deux faisceaux de bandes élastiques soient reliés symétriquement sur les deux côtés de cette pièce intercalaire à l'une de ses extrémités, pendant que les deux autres faisceaux de bandes élastiques sont fixés symétriquement sur les deux côtés de la pièce intercalaire à son autre extrémité.Dans le corps du couplage amortisseur sont fixés des ergots de guidage qui passent dans des ouvertures ovales de la pièce intercalaire. La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 est une vue en élévation du dispositif de couplage amortisseur, posé sur un isolateur; - La figure 2, un plan de la figure 1 et une coupe partielle du couplage amortisseur; - La figure 3, une représentation schématique du montage de couplages amortisseurs sur un sectionneur qui est posé perpendiculairement à la canalisation d'alimentation; - La figure 4 représente schématiquement des couplages amortisseurs dans une disposition triphasée courante du sectionneur dans la direction des canalisations d'alimentation. Comme on peut le voir d'après la figure 1, le couplage amortisseur 1 est posé entre la borne 8 du sectionneur et la canalisation d'alimentation 11, qui est constituée par une barre tubulaire. La borne 8 peut tourner sur une tête d'alimentation 9 du sectionneur qui est reliée rigidement avec un isolateur 10 de ce sectionneur. Le couplage amortisseur est posé dans l'axe de la canalisation d'alimentation 11. La figure 2 est une vue en plan de la figure 1 avec une coupe partielle du couplage amortisseur. Ce couplage amortisseur 1 est formé d'un corps 2 sous la forme d'une douille, d'une pièce intercalaire 3 sous la forme d'une plaque, d'un élément élastique fait de bandes élastiques pré-tendues, et d'un accouplement conducteur 6 qui est fait de bandes de cuivre et qui fait communiquer électriquement le corps 2 du couplage 1 et la pièce intercalaire 3. Le corps 2 du couplage amortisseur 1 est relié rigidement avec la canalisation d'alimentation 11 par un manchon 7. La pièce intercalaire 3 est reliée rigidement avec la borne 8 du sectionneur. La pièce intercalaire 3 et l'élément élastique 4 sont introduits dans le corps 2 du couplage amortisseur 1, l'élément élastique 4, qui est formé de quatre faisceaux de bandes élastiques étant disposé de façon telle que deux faisceaux de bandes élastiques sont fixés symétriquement sur les deux côtés de la pièce intercalaire 3 à une de ses extrémités, pendant que les deux autres faisceaux de bandes élastiques sont fixés symétriquement, sur les deux faces de la pièce intercalaire 3, à son autre extrémité.Cette disposition des éléments élastiques 4 permet, pour une élasticité donnée et pour une course donnée de la pièce intercalaire 3 dans le corps 2 du couplage amortisseur 1, de raccourcir ce couplage 1 de moitié par rapport à la solution habituellement utilisée où l'on fait usage de deux faisceaux de bandes élastiques, et elle permet aussi d'obtenir que la caractéristique d'amortissement soit progressive. Comme il se produit, au cours du fonctionnement du couplage amortisseur 1, des pertes par frottement entre les différentes bandes élastiques, et également entre les faisceaux de ressorts et les surfaces frottantes intérieures du corps 2 du couplage amortisseur l, on obtient un amortissement relativement important, en particulier si les forces extérieures sont faibles, de sorte que l'on évite les indésirables vibrations non amorties de l'appareil électrique et de la canalisation d' alimentation il. Dans le corps 2 du couplage amortisseur 1 sont fixés les ergots de guidage 5 qui passent dans des ouvertures ovales de la pièce intercalaire 3, de sorte qu'il est possible au corps 2 du couplage amortisseur 1 de se déplacer librement par rapport à la pièce intercalaire 3, sur une longueur limitée dans la direction de la canalisation d'alimentation il. Dans ce déplacement libre, qui permet de compenser les différentes dilatations à la chaleur de la canalisation d'alimentation 11 et de la base de l'appareil électrique, dans l'installation de distribution, il est simplement nécessaire de surmonter une faible force qui est exercée par la force de friction dues au contact des bandes élastiques, qui forment l'élément élastique 4, et des surfaces intérieures du corps 2 du couplage amortisseur 1. Au cours du passage du courant de courtcircuit, les forces dynamiques, qui s'établissent entre les canalisations d'alimentation 11, sont transmises à l'isolateur 10, par l'intermédiaire de l'élément élastique 4. Comme la fréquence propre de l'isolateur est beaucoup plus basse que la fréquence de la force dynamique, la transmission de force à l'isolateur 10 se fait par l'élément élastique 4 du couplage amortisseur 1. L'amortissement de la force dynamique, qui est constituée par le rapport entre la force dynamique, qui s'établit entre les canalisations d'alimentation et la force qui agit sur l'isolateur, arrive dans l'élément élastique 4. Le caractère de la force qui agit sur l'isolateur 10 ne ressemble pas à un choc, et la sollicitation de l'isolateur est beaucoup plus favorable que si l'installation est établie sans couplage amortisseur 1. En particulier, sur le plan vertical de l'isolateur de la borne 8 de l'appareil électrique, on peut obtenir un tel amortissement de la sollicitation en choc et poussée et de la sollicitation à la flexion, que, dans un court-circuit asymétrique, l'effet de l'importante amplitude première de la force dynamique n'apparaît pas, et que la sollicitation peut être ramenée théoriquement à la valeur de la force moyenne qui correspond à un courant de court-circuit symétrique, c'est-à-dire 2 x 3,24 = 6,48 fois. On obtient aussi une diminution de la sollicitation à la flexion au point de serrage de l1isolateur 10, toutefois l'amortissement est déjà plus faible, et est fonction de la configuration de l'ensemble du système mécanique. Dans les figures 3 et 4, sont représentés schématiquement deux montages caractéristiques de couplages amortisseurs 1 entre les canalisations 11 et les bornes 8 du sectionneur, couplages qui sont posés sur les isolateurs 10 du sectionneur. Une description détaillée des deux dispositions est donnée ci-dessus. La disposition du couplage amortisseur indiqué présente de très petites dimensions : on peut l'utiliser pour tous les appareils électriques sans perturber la conception des installations de coupure de petites dimensions : elle remplit aussi la fonction de couplage à dilatation et augmente la sécurité et la fiabilité de fonctionnement du système de distribution d'énergie. On peut obtenir une diminution de la largeur du couplage amortisseur en disposant le couplage conducteur audessus du corps du couplage amortisseur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R EVE N DI CAT IONS 10) Dispositif de couplage amortisseur pour appareils électriques monté entre une borne de l'appareil et une canalisation d'alimentation, formé d'un corps, d'une pièce intercalaire, d'un élément élastique et d'un accouplement conducteur, couplage caractérisé en ce que le corps (2) est relié rigidement à la canalisation d'alimentation (11), ainsi que la pièce intercalaire (3) à la borne (8) de l'appareil électrique, tandis que le corps (2) est relié avec la pièce intercalaire (3) au moyen d'un élément élastique (4), de sorte que le corps (2) et la pièce intercalaire (3) peuvent se déplacer librement l'un par rapport à l'autre, en une course limitée, dans la seule direction de la canalisation d'alimentation (11), la communication électrique entre la borne (8) et la canalisation d'alimentation (11) étant assurée par l'accouplement conducteur (6). 20) Dispositif de couplage amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monté dans l'axe de la canalisation d'alimentation (11), le corps (2) de ce couplage (1) ayant la forme d'une douille dans laquelle on introduit la pièce intercalaire, sous la forme d'une plaque, et l'élément élastique, qui est constitué par un système de ressorts disposés symétriquement sur les deux faces de la pièce intercalaire (3). 30) Dispositif de couplage amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastique (4) est formé d'un système de quatre faisceaux de bandes formant ressort pré-tendues, ces faisceaux de bandes élastiques étant reliés avec la pièce intercalaire (3) de façon telle que deux faisceaux de bandes élastiques sont fixés symétriquement sur les deux faces de la pièce intercalaire (3) à l'une de ses extrémités, pendant que les deux autres faisceaux de bandes élastiques sont fixés symétriquement sur les deux faces de la pièce intercalaire (3) sur son autre extrémité. 40) Dispositif de couplage amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le corps (2) du couplage amortisseur gel), sont fixés deux ergots de guidage (5), qui passent dans des ouvertures ovales de la pièce intercalaire (3).