Brevet FR2480492A1 — publié le 19811016

La présente invention a pour objet un interrupteur sectionneur plus particulièrement destiné à couper des courants de forte intensité sous des tensions moyennes, par exemple de 5 000 A sous 1 000 V pour fixer les idées. Dans les interrupteurs du genre en question les contacts fixes et mobiles doivent être réalisés de façon à assurer une treks grande surface de portée utile pour éviter l'apparition de zones locales à densité de courant très élevée, qui risquent de chauffer et de se détEriorer. En outre il convient de prevoir des moyens pour que lors de la coupure l'arc qui se forme inévitablement n'endommage par les contacts ainsi établis. Une solution treks frequemment adoptée consiste à associer directement à chaque paire de contacts fixe et mobile une paire de contacts auxiliaires qui s'ouvrent avec un léger retard par rapport aux contacts principaux. C'est ainsi, par exemple, que dans le cas d'un appareil à lame pivotante venant s'engager dans une pince élastique fixe on articule sur la lame considérée une lame auxiliaire qui, lorsque la première s'engage dans une pince correspondante, vient elle aussi coopérer avec une pince auxiliaire, les deux lames entant reliées l'une a 11 autre par une butée dans le sens de l'engagement et par un ressort dans celui du dégagement ou ouverture.Quand on ouvre la lame principale, la lame auxiliaire ne suit pas instantanément le mouvement, de sorte qu'elle assure alors la liaison electrique. Mais aussitôt que le ressort est suffisamment tendu, elle se dégage brusquement pour revenir contre la butée. On réalise ainsi du même coup un effet de rupture brusque et la localisation de l'arc correspondant entre des contacts auxiliaires qui en principe n'ont pas à conduire le courant quand l'interrupteur est fermé. Toutefois des qu'il s'agit de fortes intensités sous des tensions moyennes, cette disposition devient difficile à mettre en oeuvre. La proximité entre la lame ou autre genre de contact auxiliaire et la lame principale peut conduire à des amorçages ; elle gene la disposition d'une chambre de soufflage qui de toute manière renferme alors les deux lames. On est ainsi amené à augmenter exagébément les dimensions de l'appareil, son prix de revient et la force necessaire à son actionnement. Conformement à l'invention, pour éviter ces inconvénients l'on fait comporter à l'interrupteur au moins un système de contacts auxiliaires entièrement séparé de celui ou de ceux des contacts principaux, des moyens étant prévus pour relier la commande de ce système de contacts auxiliaires à celle du ou des systèmes de contacts principaux de manière telle qu'il fonctionne avec un certain retard par rapport à ces derniers. Dans une forme d'exécution préférée le syteme de contacts auxiliaires est du type à pression, le contact mobile étant porté par un arbre co-axial à celui du ou des systèmes de contacts principaux, et la liaison entre les deux arbres s'effectue par l'intermédiaire d'un mécanisme à mouvement brusque auxiliaire de façon que lorsque l'arbre du ou des systèmes principaux effectue la dernière partie de sa course dans un sens ou dans l'autre, il déclenche le déplacement de l'arbre du ou des systèmes auxiliaires. Ainsi les contacts auxiliaires s'ouvrent ou se ferment bien après les contacts principaux. L'arbre du ou des systèmes principaux peut, bien entendu, être lui-même commandé par un mécanisme à mouvement brusque principal, de sorte que l'interrupteur comporte alors deux tels mécanismes disposés en quelque sorte en série. L'invention permet ainsi de monter en parallèle sur un même système de contacts principaux soit un unique système contacts auxiliaires soit même plusieurs branchés en série les uns avec les autres, ce qui favorise la coupure de l'arc de rupture qui se trouve ainsi divisé en plusieurs arcs élémentaires. On peut aisément associer aux contacts auxiliaires une ou plusieurs chambres de soufflage sans être gêné par la présence des contacts principaux. Dans le cas de très fortes intensités on peut librement prévoir plusieurs systèmes de contacts principaux en parallele sans que cela influe sur la disposition du ou des systèmes de contacts auxiliaires. Le dessin annexé donné à titre d'exemple permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et'les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en perspective générale d'un interrupteur suivant l'invention. Fig. 2 est une-coupe de détail de l'un des systèmes de contacts principaux. Fig. 3 est une coupe de détail de l'un des systèmes decontacts auxiliaires. Fig. 4 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble des deux mécanismes à mouvement brusque. Fig. 5 est une coupe longitudinale de cet ensemble. Fig. 6 est une coupe transversale partielle suivant VI-VI (fig. 5) montrant le détail du mécanisme principal. Fig. 7 est une coupe semblable suivant VII-VII (fig. 5) correspondant au mécanisme auxiliaire. Fig. 8 est un schéma explicatif du fonctionnement du mécanisme principal. L'interrupteur représenté de-façon générale en fig. 1 peut être considéré comme comprenant trois parties, savoir une première A qui correspond aux systèmes de contacts principaux (au nombre de quatre dans l'exemple représenté), une seconde partie B renfermant les systèmes de contacts auxiliaires (soit deux systèmes dans cet exemple) et enfin une troisième partie C qui renferme les mécanismes de commande des deux jeux de systèmes A et B. Les systèmes de contacts principaux sont de type connu et ne seront donc pas décrits de façon détaillée. Comme montré fig. 2, chacun comprend un couteau mobile double la, lb monté par un demi-collier 2 sur le revêtement isolant 3 d'un arbre carré commun 4 (qu'on appellera ci-après arbre principal pour la commodité des explications), ce couteau coopérant avec deux contacts fixes 5 et 6, du type à pince s'ouvrant respectivement vers le haut et vers le bas. Ces contacts fixes sont respectivement solidaires de deux plaquettes 7 et 8 formant bornes de l'ensemble A. On aperçoit en fig. 2 le socle isolant 9 qui porte les plaquettes 7 et 8 ainsi en outre qu'une petite chambre de soufflage d'arc 10 associée au contact fixe 5 et à la partie la du couteau mobile la-lb. Fig. 3 montre l'un des deux systemes de contacts auxiliaires. Sur le revêtement isolant 11 d'un arbre carré tubulaire 12, ou arbre auxiliai re, qui entoure co-axialement l'arbre principal 4 susmentionné, est monté un collier en deux pièces 13 bloqué en place par des vis 14. L'une des deux moitiés de ce collier est solidaire d'un étrier 15 qui s'étend parallèlement au plan de joint du collier pour porter en bout un axe 16. Cet axe supporte à rotation un bras 17 sur lequel est fixé par des rivets 18 un corps de contact 19 en forme de fausse équerre pourvu d'une pastille 20, qui, lorsqu'on fait tourner l'arbre auxiliaire 12 à la fermeture, vient s'appliquer sur une pastille correspondante 21 portée par un autre corps de contact 22 propre à jouer le rôle de plot élastique fixe, comme on le verra ci-après.Le bras 17 est élastiquement maintenu en position angulaire par rapport à l'étrier 15 par un mécanisme de biellette à ressort comprenant un premier dé 23 monté à pivotement sur le bras précité, une tige 24 dont une extrémité est vissée dans le dé 23 avec contre-écrou de blocage 25, un second dé 26 monté à pivotement sur l'une des joues de l'étrier 15 et traversé à coulissement libre par la tige 24, un ressort de compression 27 interposé entre ce second dé 26 et une rondelle 28 qui prend contre un écrou 29 vissé sur l'extrémité filetée de la tige 24 au voisinage immédiat du premier dé 23, un écrou terminal 30 vissé sur la partie de la tige 24 située au-delà du second dé 26, une première rondelle de caoutchonc 31 formant amortisseur entre cet écrou 30 et le second dé 26, une seconde rondelle de caoutchouc 32 montée sur la tige 24 entre les deux dés 25 et 26, et enfin une rondelle métallique 33 bloquée sur cette tige du côté de la rondelle de caoutchouc 32 tournée.vers le premier dé 23. Au repos le ressort 27 maintient l'écrou terminal 30 appliqué contre le second dé 26 par l'intermédiaire de la rondelle 31. Lors de la fermeture brusque la pastille mobile 20 vient frapper la pastille fixe 21 et le ressort 27 se comprime, la seconde rondelle de caoutchouc 32 jouant le rôle d'amortisseur en cas de rebondissement brutal. A l'instant de l'ouverture brusque, le ressort 27 rappelle le bras 17 et c'est alors la première rondelle de caoutchouc 31 qui assure l'amortissement. L'élasticité du plot fixe est assurée du fait que le corps 22 de celui-ci est fixé par des rivets tels que 34 sur un bras coudé 35 articulé sur un axe 36 porté par un étrier 37 lui même fixé sur le socle isolant 38 de la partie B de l'interrupteur (ce socle 38 pouvant être un prolongement de celui 9 de la partie A). Le socle 37 porte un pion 39 sur lequel est monté un ressort 40 qui maintient soulevé le bras 35 avec le corps 22 et la pastille 21. Une butée, non détaillée, est préférablement prévue pour limiter le déplacement vers le haut du bras 35, par exemple une dent solidaire de la partie de ce bras qui entoure l'axe 36, cette dent venant porter contre la face supérieure du socle 37 dès que ce bras dépasse notablement vers le haut la position représentée en fig. 3. En fig. 3 le système auxiliaire est représenté en traits plein à la position ouverte. On comprend que si l'on fait tourner l'arbre auxiliaire 12 dans le sens des aiguilles d'une montre, on amène la pastille mobile 20 contre la pastille fixe 21, les deux ressorts 27 et 40 se comprimant dans une certaine mesure (préférablement forte pour le premier et faible pour le second) en assurant ainsi la pression de contact indispendable à un bon fonctionnement. A chacun des systèmes de contacts auxiliaires est associée une chambre de soufflage de grandes dimensions et équipée de moyens connus importants en vue de lui permettre de jouer son rôle dans les meilleures conditions. Ces chambres n'ont pas été représentées en fig. 3, mais on les aperçoit clairement en fig. 1 (références 41) La vue éclatée de fig. 4 et la coupe de fig. 5 montrent l'agencement général des mécanismes de commande des systèmes de contacts principaux et auxiliaires. On y distingue un arbre de commande 42, propre à être entraîné par une manivelle de manoeuvre telle que 43, un premier mécanisme à mouvement brusque désigné par la référence générale D, interposé entre cet arbre 42 et l'arbre principal 4, puis un second E entre cet arbre principal 4 et l'arbre auxiliaire 12 qui l'entoure. La manivelle 43 est montée sur l'arbre 42 de façon à disposer d'un angle de liberté égal à celui de la course angulaire à mouvement brusque de cet arbre. A cet effet on lui a fait comporter un moyeu 44 en forme de douille pourvu de deux dents latérales rectangulaires 45 qui viennent coopérer avec une goupille transversale 46 portée par l'arbre 42. Celulwei et le fond du moyeu 44 sont percés pour recevoir éventuellement une vis épaulée 44a qui retient le levier sur l'arbre tout en le laissant libre de tourner. L'arbre 42 est porté par un palier 47 fixé à une ferrure 48 portée par la carcasse métallique (non représentée) de l'interrupteur. Le premier mécanisme à mouvement brusque comprend (fig. 4, 5 et 6) un levier transversal 49 solidaire de I1 extrémité de l'arbre de commande 42 opposée à la manivelle 43 et pourvu de deux goujons latéraux 50 qui dépassent parallèlement à l'axe > deux dispositifs de biellettes à ressort 51 articulés aux extrémités de ce levier, et un plateau à -entailles 52 porté par l'extrémité de l'arbre principal 4 pour recevoir l'action des goujons 50, les arbres 4 et 42 étant alignés l'un à la suite de l'autre comme montré fig. 5. On notera dans cette figure que le plateau 52 comporte un moyeu 53 monté dans un palier 54 fixé à une ferrure 55 solidaire de la carcasse de l'interrupteur, ce qui centre ledit arbre 4. Comme montré fig. 6, chaque dispositif 51 (indiqué par un simple trait mixte en fig. 4) comprend une tige 56 dont une extrémité est articulée au levier 49 en 57 par l'intermédiaire d'un étrier 58 vissé sur elle, un dé 59 articule à un support 60 lui-même fixé à la carcasse métallique de l'interrupteur, un double écrou terminal 61 vissé à l'extrémité de la tige située au-delà de ce dé pour constituer butée, et enfin un ressort de compression 62 interposé entre l'étrier 58 et le dé 59. On comprend que les écrous 61 fixent la position du levier 49 et de l'arbre 42 en l'absence de tout couple moteur. La flèche 63 indique le sens de rotation du levier 49 à partir de la position de fig. 6. Le second mécanisme à mouvement brusque E (fig. 4, 5 et 7) comporte les mêmes éléments composants que le premier. Ony trouve ainsi un plateau à entailles 64, un levier transversal 65 pourvu de goujons 66 qui coopèrent avec les entailles du plateau 64, et deux systèmes de biellettes à ressort 67 avec tige 68, axe d'articulation 69, étrier 70, dé 71, support 72, écrou terminaux 73 et ressort 74. Comme pour le mécanisme D, le plateau 64 est calé sur l'arbre principal 4, mais il joue le rôle d'organe entraîneur, alors que le levier 65 est solidaire de l'arbre auxiliaire 12 et constitue l'organe entraîné. En outre les ressorts 74 sont moins forts que ceux 62 du premier mécanisme. On exposera tout d'abord le fonctionnement du mécanisme à mouvement brusque principal D en se référant au schéma de fig. 8. Dans ce schéma le vecteur radial en traits pleins OP représente la moitié supérieure du levier transversal 49 en fig. 6, c'est-à-dire de ltorgane entraîneur. A la position OPo l'interrupteur est ouvert (position verticale du couteau la-lb). Si l'on fait tourner OP, c'eat-a-dire le levier 49 dans le sens de la fleche 63 (fermeture de l'interrupteur), pendant un angle mort Cz il n'entraîne pas le plateau 52 (fig. 6) en raison de l'étendue de l'entaille 52a. Puis à la position OP1 le goujon 50 bute contre l'extrémité aval de cette entaille et 52 est entraîné positivement pendant un petit angle d .A cé moment on est exactement à la position d'équilibre instable OP2 sous l'effet des ressorts 62. Dès qu'on dépasse cette position ces derniers se détendent en entraînant brusquement le plateau 52 jusqu'à arriver à la position OP3 de fin de course, symétrique de OPo (angle K). Le plateau 52 a entrainé l'arbre 4 et les couteaux principaux la-lb qui se sont fermés. En raison de la présence des entailles telles que 52a, le mécanisme laisse le plateau 52 et l'arbre 4 libres de tourner davantage, mais en fait les couteaux sont arrêtés par le fond des contacts à pince 5, 6 de fig. 2. Enfin grâce au jeu de la manivelle 43 sur l'arbre 42, celle-ci ne gêne nullement le mouvement brusque. Le fonctionnement à l'ouverture est exactement symétrique de celui de fermeture. Pour les distinguer en fig. 8 on a indique les positions du levier 49 par un vecteur Op un peu plus long que OP et tracé en traits interrompus. Partant de Opo dans le sens de la flèche 75, on décrit tout d'abord l'angle mort po-0-pl (égal à C Le fonctionnement du mécanisme auxiliaire E est le même que celui du mécanisme D tel qu'on vient de le décrire, sauf que l'organe entraîneur est le plateau (ici 64), l'organe entraîné étant le levier 65. Le plateau entraîneur 64 de ce second mécanisme E est calé par rapport au plateau entraîné 52 du premier D de manière telle qu'il vienne prendre les goujons 66 quand le levier 49 de ce premier mécanisme est près de sa fin de course. En fig. 8 on a indiqué en OP4 et Op4 les deux positions pour lesquelles le levier 49 du mécanisme D commence ainsi à entraîner les goujons. On voit que cela se fait quand le levier 49 est lui-même entraîné à grande vitesse par les ressorts 62. Par conséquent 10 Il y a en quelque sorte échange d'énergie cinétique entre d'une part l'ensemble du premier mécanisme D, des plateaux 52 et 64, de l'arbre 4 et des couteaux principaux la-lb qu'il porte, d'autre part le levier 65, les tiges 68, l'arbre 12 et les contacts auxiliaires mobiles. Le premier tend donc à marquer un temps d'arrêt instantané avant de terminer sa course sous l'effet des ressorts 62, tandis que l'énergie cinétique impartie au levier 65 et aux masses qui en sont solidaires assure le déplacement de celui-ci de la position de fig. 7 à celle symétrique par rapport à I'axe X-X en passant par celle d'équilibre instable. 20 Lors de l'suverture, les contacts auxiliaires 20, 21 (fig. 3) commencent à s'ouvrir (à partir de la position p4 en fig. 8) alors que les contacts principaux la-lb (fig. 2) ont déjà accompli la plus grande partie de leur course c'est-à-dire à un instant où ils sont nettement séparés des contacts fixes correspondants 5, 6. On notera que les contacts principaux sont du type à couteaux la, lb engagés entre les mâchoires de deux pinces élastiques 5, 6, ce qui permet le passage de courants intenses sans échauffement exagéré et comporte une bonne tenue électrodynamique aux courts-circuits, tandis que les contacts auxiliaires 20, 21 du genre à pression, sont particulièrement bien adaptés au développement correct de l'arc dans les chambres de soufflage. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qutà titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Interrupteur électrique à contacts auxiliaires branchés en parallèle sur des contacts principaux et s'ouvrant après ceux-ci pour localiser et couper l'arc de rupture, caractérisé en ce qutil comprend au moins un système (B) de contacts auxiliaires entièrement séparé de celui ou de ceux (A) des contacts principaux, des moyens (D, E) étant prévus pour relier la commande (42) de ce système de contacts auxiliaires à celle du ou des contacts principaux de manière telle qu'il fonctionne avec un certain retard par rapport à ces derniers. 2. Interrupteur suivant la revendication 1, du genre dans lequel certains au moins des systèmes de contacts sont actionnés au moins à l'ouverture par un mécanisme à mouvement brusque comportant une phase terminale à course rapide sous l'effet d'au moins un ressort, caractérisé en ce que le ou les systèmes (A) de contacts principaux sont commandés par l'intermédiaire d'un mécanisme à mouvement brusque principal (D) qui, lors de sa course terminale rapide et après que le ou lesdits systèmes soient ouverts, commande luimême le système de contacts auxiliaires (B) à travers un mécanisme à mouvement brusque auxiliaire (E) auquel il transfère au moins une fraction de son énergie cinétique. 3. Interrupteur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, du genre dans lequel les contacts mobiles sont portés par un arbre tournant, caractérisé en ce que l'arbre (4) qui porte le ou les systèmes (A) de contacts principaux et celui (12) sur lequel est monté le contact mobile du système (B) de contacts auxiliaires sont disposés co-axialement l'un à l'autre. 4. Interrupteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les deux arbres (4, 12) des deux systèmes (A et B) de contacts principaux et auxiliaires sont disposés l'un à l'intérieur de l'autre. 5. Interrupteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'arbre (12) du système (B) de contacts auxiliaires est tubulaire et est traversé par celui (4) du ou des systèmes (A) de contacts principaux. 6. Interrupteur suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs systèmes de contacts auxiliaires (20, 21) disposés en série les uns avec les autres. 7. Interrupteur suivant la revendication 2, dans lequel chacun des mécanismes à mouvement brusque comprend un levier tournant repoussé par une biellette à ressort à course limitée de part et d'autre d'une position d'équilibre instable et un plateau échancré coopérant avec des goujons lateraux du levier, caractérisé en ce que dans le mécanisme à mouvement brusque principal (D) le levier (49) est solidaire de l'arbre de commande (42) de l'interrupteur de manière à jouer le rôle d'organe entraîneur, le plateau (52) correspondant, calé sur l'arbre (4) du système (A) de contacts principaux, étant l'organe entraîné, tandis que dans le mécanisme à mouvement brusque auxiliaire (E) le plateau (64) angulairement solidaire du plateau (52) du mécanisme principal (D) constitue l'organe entraîneur, l'organe entraîné étant le levier correspondant (65), calé sur l'arbre (12) du système (B) de contacts auxiliaires. 8. Interrupteur suivant l'une quelconque des revendications précé- dentes, cafaetepi-é en ce que les contacts auxiliaires (20, 21) sont du type à pression, tandis que les contacts principaux sont du genre à couteau pénétrant entre les atchoires d'une pince élastique. 9. Interrupteur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que chaque système de contacts auxiliaires comprend d'une part un étrier (15) monté sur un arbre tournant (11) et en bout duquel est articulé un bras porte-contact (1718-19) maintenu en position angulaire relative par un dispositif élastique (23-27), ce bras portant en bout une pastille mobile (20), d'autre part une pastille fixe (21) portée plastie quement par un support (37). 10. Interrupteur suivant la revendication 9, avec dispositif élastique réaliste sous la forme d'une tige coulissante à ressort et butée terminale, caractérisé en ce qu'à la tige (24) sont associées des rondelles élastiquesd'amortissement (32, 31) disposées de façon à amortir les chocs aussi bien à la compression qu'à la détente du dispositif.