Brevet FR2405552A1 — publié le 19790504

La présente invention concerne des appareils électriques de commutation destinés à assurer la mise hors circuit de protection de réseaux et installations électriques en cas d régimes perturbés, par exemple, en cas de courts-circuits. L'une des exigences principales auxquelles doit satisfaire un appareil de commutation destiné à assurer une mise hors circuit de protection de réseaux et installations électriques consiste en un fonctionnement rapide qui ne doit pas être supérieur à 10 à 5 millisecondes. La rapidité de fonctionnement de l'appareil de commutation est déterminée par le temps qui s'écoule entre l'apparition du régime perturbateur ou d'une commande de déclenchement, et le moment où commence l'ouverture des contacts, c'est-à-dire le processus de disjonction. On connaît des appareils de commutation comportant des contacts mobiles coopérant l'un avec l'autre par l'intermEdiaire d'un mécanisme de commande. Le mécanisme de commande faisant partie de ces appareils se présente sous forme d'une commande commune reliée à un mécanisme de libre disjonction. Sous l'effet de la commande, les contacts se déplacent dans des directions opposées jusqu'à leur fermeture, en cas de mise en circuit, ou jusqu'à l'ouverture requise entre les contacts, en cas de disjonction. Ainsi, les contacts se ferment et s'ouvrent lors de commutations opérationnelles, et ils s'ouvrent rapidement en cas des mises hors circuit de protection lorsqu'il y a danger d'une panne. La présence d'un mécanisme de libre disjonction des contacts permet d'accrottre la rapidité d'ouverture desdits contacts par disjonction sous l'action de parties mobiles de la commande qui présentent une inertie considérable. L'ouverture des contacts provoquée par des éléments mobiles de la commande est surtout importante pour assurer la rapidité de fonctionnement de l'appareil en cas de commutation d'un circuit détérioré avant. C'est également le cas, pour une installation électrique, lorsque au moment de fermeture des contacts, ces derniers continuent à être soumis à l'action de la commande ou de l'opérateur, la commande d'ouverture étant déjà déclenchée. Etant donné que, lors d'une mise hors circuit de protection en cas d'une panne, il est nécessaire de déplacer la masse des deux contacts et la masse des parties mobiles du mécanisme de libre disjonction, la rapidité de l'actionnement de l'appareil de commutation devient, dans une large mesure, dépendante de l'inertie au repos des susdits contacts et des susdites parties mobiles. Lors de la mise circuit, provoquée par l'appareil de commutation, d'un réseau électrique détérioré ou d'une installation électrique, la fermeture des contacts engendre un signal d'ouverture et les constacts doivent se déplacer dans le sens opposé, c'est-à-dire dans le sens de leur ouverture.Cependant, l'inertie des contacts et des parties mobiles du mécanisme de libre disjonction ne permet pas d'obtenir une inversion suffisamment rapide du sens de déplacement des contacts. Lors de la disjonction des contacts, soit pour une mise hors circuit de protection, soit pour des commutations opérationnelles, il se produit, sous l'effet de loarc électrique de rupture, une brûlure des deux contacts du fait que ledit arc jaillit dans l'espace existant-entre les contacts. Dans ce cas, les deux contacts subissent l'action d'un arc électrique produit par les courants d'exploitation normaux en cas de mise hors circuit opérationnelle, ou par des courants d'une intensité plus grande en cas d'une mise hors circuit de protection destinée à éviter une panne. Ce phénomène engendre une usure plus rapide des contacts due au fait qu'ils sont brûlés, et provoque des difficultés d'extinction de l'arc électrique. produit par les courants de grande intensité ou par les courants d'exploitation normaux. Dans le cadre de la présente invention, on s'est proposé de mettre au point un appareil de commutation dont le mécanisme de commande permettrait de réduire l'influence de l'inertie des parties mobiles de l'appareil de commutation lors d'une disjonction de protection, et de diviser les espaces de contact dans lesquels se produit un arc électrique lors dsune mise hors circuit de protection ou d'une disjonction opérationnelle de l'appareil de commutation. L'appareil de commutation électrique selon l'invention des contacts mobiles coopérant sous l'action d'un mécanisme de commande, ledit appareil de commutation étant caractérisé en ce que le susdit mécanisme de commande est réalisé sous forme de deux commandes individuelles dont l'une, à action rapide, est cinématiquement reliée à un premier contact mobile, tandis que l'autre est reliée à un deuxième contact mobile servant de contact opérationnel. Il est avantageux de faire comporter à l'appareil de commutation un élément de contact immobile intermédiaire, ledit élément étant installé entre les contacts mobiles, de façon qu'en cas d'actionnement de la commande opérationnelle, l'arc électrique apparaisse entre l'élément de contact immobile intermédiaire et le contact mobile relié cinématiquement à ladite commande opérationnelle. De cette façon, on protège le contact mobile relié cinématiquement à la commande à action rapide contre la brûlure. En cas d'actionnement de la commande à action rapide, l'arc électrique jaillit entre l'élément de contact immobile intermédiaire et le contact mobile relié cinématiquement à cette commande à action rapide, ce qui permet de protéger contre la brûlure le contact mobile relié cinématiquement à la commande opérationnelle. L'élément de contact immobile intermédiaire peut être réalisé sous forme de deux contacts installés à une certaine distance l'un de l'autre et reliés électriquement entre eux. I1 est avantageux que le contact mobile relié cinématiquement à la commande opérationnelle comporte une chambre d'extinction d'arc montée à l'endroit de l'apparition de l'arc électrique entre ledit contact mobile et l'élément de contact immobile intermédiaire, et que l'autre contact mobile relié cinématiquement à la commande à action rapide possède sa propre. chambre d'extinction d'arc installée à l'endroit d'apparition de l'arc électrique entre ledit contact mobile et l'élément de contact immobile intermédiaire. Un tel mode de réalisation de l'appareil de commutation donnera possibilité de rendre plus rapide la mise hors circuit en cas d'une panne de l'équipement à protéger et d'atténuer la brûlure des contacts sous l'effet d'arcs électriques. L'invention pourra être mieux comprise encore à l'aide de la description donnée ci-après de modes de réalisation préférés, mais non limitatifs, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation de l'appareil de commutation selon l'invention la figure 2 représente un autre mode de réalisation de l'appareil de commutation selon l'invention la figure 3 illustre encore un autre mode de réalisation de l'appareil de commutation selon l'invention la figure 4 montre l'appareil de commutation représenté sur la figure 1 au moment de la mise en action de la commande opérationnelle ; la figure 5 représente l'appareil de commutation montré sur la figure 1 au moment de l'actionnement de la commande à action rapide. Appareil de commutation selon l'invention illustré fig.1 comporte des contacts mobiles 3 et 4 articulés respectivement autour d'axes 1 et 2 et soumis à l'action d'un mécanisme de commande 5. Ledit mécanisme de commande 5 se présente sous forme de deux commandes individuelles 6 et 7. La commande 6 est à action rapide et elle est cinématiquement reliée au contact mobile 3. La commande 7 est cinématiquement reliée au contact mobile 4 et sert de commande opérationnelle. La commande 6 est électromagnétique et elle est constituée par un circuit magnétique 8 équipé d'une bobine électromagnétique 9 et d'une armature Il repoussée par un ressort 10, ladite armature Il étant reliée au contact mobile 3. Une butée 12 sert à limiter le déplacement de l'armature Il faisant partie de la commande 6 et, par conséquent, la course du contact mobile 3. La commande 7 est une commande du type à levier et elle est reliée au contact mobile 4 par l'intermédiaire d'une biellette 13. Le contact mobile 4 est repoussé dans le sens de la fermeture par un ressort 14, des butées 15 et 16 étant prévues pour limiter son déplacement dans l'un ou l'autre sens. L'appareil de commutation représenté sur la fig. 2 comporte un élément de contact immobile intermédiaire 17 installé entre les contacts mobiles 3 et 4, de sorte que, lors de l'actionnement de la commande opérationnelle 7, un arc électrique se produit dans l'espace existant entre l'élément de contact immobile intermédiaire 17 et le contact mobile 4, ce qui permet de protéger le contact mobile 3 contre la brûlure. En cas d'actionnement de la commande à action rapide 6, l'arc électrique apparat dans ltespace existant entre l'élément de contact immobile intermédiaire 17 et le contact mobile 3, ce qui permet de prévenir la brûlure du contact mobile 4. Selon ce mode de réalisation de l'invention, l'élément de contact immobile intermédiaire 17 est réalisé sous forme d'une plaque. Les contacts mobiles 3 et 4 possèdent des chambres d'extinction d'arc 18 et 19, respectivement-. La chambre 18 est montée à l'endroit de l'apparition de l'arc électrique entre le contact mobile 3 et l'élément de contact immobile intermédiaire 17, et la chambre 19 est montée à l'endroit de l'apparition de l'arc électrique entre le contact mobile 4 et ledit élément de contact 17. En cas de disposition des contacts mobiles 3 et 4 à une certaine distance l'un de l'autre, comme représenté fig. 3, l'élément de contact immobile intermédiaire 17 est réalisé sous forme de deux contacts 20 et 21, également à une certaine distance l'un de l'autre et reliés électriquement par l'interm6- diaire d'une plaque 22. Le fonctionnement de l'appareil de commutation selon l'invention est le suivant. Pour la position de travail de l'appareil de commutation représentée sur la fig. 1, les contacts mobiles 3 et 4 sont fermés. Le contact 4 est appliqué contre la butée 15 par sa commande opérationnelle 7 par l'intermédiaire de la biellette 13. Le contact 3 est retenu dans la position représentée par l'intermédiaire de l'armature 11 faisant partie de la commande à action rapide 6. L'armature Il est attirée par le circuit magnétique 8 du fait que la bobine électromagnétique 9 est mise en circuit. Le ressort 10 est alors tendu. Une pression de contact convenable entre les contacts 3 et 4 est assurée par le ressort 14. Lors de la mise hors circuit opérationnelle de l'appareil de commutation montrée sur la fig. 4, le contact 4 a pivoté autour de l'axe 2 sous l'action de la commande opérationnelle 7 de la biellette 13, le susdit contact étant alors venu au contact de la butée 16, tandis que le contact 3 est resté immobile du fait que l'armature Il est toujours attirée par le circuit magnétique 8. Ainsi, pour assurer un branchement ou un débranchement opérationnel de l'appareil de commutation, il suffit de déplacer le contact 4 à l'aide de la commande opérationnelle 7, de la butée 16 jusqu'à la butée 15 ou dans le sens inverse. Dans ce cas, le contact 3 ne bouge pas et sert de contact immobile. Si, dans la position de l'appareil de commutation représentée sur la fig. 1, un signal de mise hors circuit de protection est fourni à la bobine électromagnétique 9 de la commande à action rapide 6, ladite bobine 9 est alors mise hors circuit. Dans ce cas, comme visible fig. 5, l'armature 11, libérée de l'action du circuit 8, se déplace sous l'action du ressort 10 jusqu'à venir en appui contre la butée 12, ce qui fait pivoter le contact 3 autour de l'articulation 1, les contacts 3 et 4 étant ainsi écartés l'un de l'autre, c'est-à-dire ouverts. Si le signal de mise hors circuit de protection est fourni au moment où les contacts 3 et 4 commencent à se fermer et où le contact 4 n'a pas encore atteint la butée 15, la commande à action rapide 6 intervient et déplace le contact 3 dans la position montrée sur la fig. 5, le contact 4 continuant à se déplacer jusqu'à venir en appui contre la butée 15. Pour la mise ultérieure en circuit de l'appareil de commutation après un débranchement de protection urgent, il est nécessaire de déplacer, par l'intermédiaire de la commande opérationnelle 7 et de la biellette 13, le contact 4 jusqu'à l'amener en appui contre la butée 16. On doit alors, au moyen de la commande à action rapide 6, mettre le contact 3 dans la position montrée sur la fig. 4 et effectuer la mise opérationnelle en circuit de appareil par l'intermédiaire de la commande opérationnelle 7, les divers éléments de l'appareil se retrouvant alors dans la situation illustrée fig. 1. Le principe de fonctionnement de l'appareil de commutation représenté sur les fig. 2 et 3 est analogue au principe de fonctionnement de l'appareil de commutation montré sur les fig. 1, 4, 5 et décrit ci-dessus. La différence consiste en ce que, lors de la mise hors. circuit de protection urgente, l'arc électrique se produisant dans l'espace de contact entre le contact mobile 3 et l'élément de contact immobile intermédiaire 17 est éteint du fait de la présence de la chambre d'extinction d'arc 18. Dans ce cas, l'arc électrique agit seulement sur le contact 3 et sur l'élément de contact 17, sans agir sur le contact 4. Lors de la mise hors circuit opérationnelle, l'arc électrique apparaissant dans l'espace entre le contact mobile 4 et l'élément de contact immobile intermédiaire est éteint par la chambre d'extinction d'arc 19. Dans ce cas, l'arc électrique n'agit que sur le contact 4 et l'élément de contact 17. Le fonctionnement de l'appareil de commutation représenté sur la fig. 3 se différencie du fonctionnement de l'appareil de commutation montrée sur la fig. 2, par le fait que, lors de la mise hors circuit du contact mobile 3, l'effet thermique exercé par l'arc électrique se produit dans l'espace entre le contact mobile 3 et le contact 20 et n'agit donc pas sur le contact 21 et le contact mobile 4. Lors de la mise hors circuit du contact mobile 4, l'effet thermique produit par l'arc électrique se produit dans l'espace entre le contact mobile 4 et le contact 21 et n'agit donc pas sur le contact 21 et le contact mobile 3. L'appareil de commutation, selon l'invention, permet de rendre plus rapide la mise hors circuit de protection urgente et il donne la possibilité de réduire l'effet que l'arc électrique exerce sur les contacts. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Appareil de commutation électrique comportant des.contacts mobiles soumis à l'action d'un mécanisme de commande, caractérisé en ce que ce mécanisme de commande est réalisé sous forme de deux commandes individuelles dont l'une, à action rapide, est cinématiquement reliée à l'un des contacts mobiles, et dont l'autre est reliée à l'autre contact mobile et sert de cn~sande opérationnelle. 2. Appareil de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit appareil comporte un élément de contact immobile intermédiaire disposé entre les contacts mobiles, de sorte que, lors de l'actionnement de la commande opérationnelle, l'arc électrique se produise entre l'élément de contact immobile intermédiaire et le contact mobile cinématiquement relié à ladite commande opérationnelle, et, lors de l'actionnement de la commande à action rapide, l'arc électrique se produise entre l'élément de contact immobile intermédiaire et le contact mobile relié cinématiquement à ladite commande à action rapide, ce qui permet de protéger contre la brûlure le contact mobile cinéaa- tiquement relié à la commande opérationnelle. 3. Appareil de commutation selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de contact immobile intermédiaire est constitué de deux contacts disposés à une certaine distance l'un de l'autre et reliés électriquement entre eux. 4. appareil de commutation selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le contact mobile, relié cinématiquement à la commande opérationnelle, comporte une chambre d'extinction d'arc montée à l'endroit où se produit un arc électrique entre ledit contact mobile et 1élément de contact immobile intermédiaire, tandis que le second contact mobile relié cinématiquement à la commande à action rapide comporte sa propre chambre d'extinction d'arc montée à l'endroit où se produit un arc électrique entre ledit contact mobile et l'élément de contact immobile intermédiaire.