Brevet FR2480029A1 — publié le 19811009

Disjoncteur à haute tension L'invention concerne un disjoncteur à haute tension avec au moins une chambre principale aux bornes de laquelle est monté paral lelement un circuit comportant en série une chambre auxiliaire et une résistance d'enclenchement, les deux chambres étant accouplées chacune par un mecanisme à levier à une tige de transmission commune, mobile entre la position disjoncteur enclenché et la position dis joncteur déclenché, le mécanisme à levier rattaché à la chambre auxiliaire comportant un levier coudé monté sur un pivot fixe. Un disjoncteur de ce genre est connu par exemple par le brevet français nO 1.501.532. Dans ce disjoncteur à haute tension, le bras du levier coudé attaché à la chambre auxiliaire (avec la résistance d'enclenchement montée en sérine) qui va vers la tige de transmission mobile comporte un trou oblong dans lequel prend un tenon ancre sur la tige de transmission.La disposition et les rapports de transmission des mécanismes à levier rattachés aux deux chambres de coupure ont été choisis de maniera telle qu'au cours d'une course d'enclen- chement la chambre auxiliaire (et avec elle aussi la rés:istance d'enclenchement) soit enclenchée avant la chambre principale ; mais du eouplage décrit entre tige de transmission et levier coudé il résulte forcément que la chambre auxiliaire (et avec elle aussi la résistance d'enclenchement) reste enclenchée aussi longtemps que la chambre principale garde la position disjoncteur enclenché.Ceci n'est pas désiré, surtout lors d'une coupure provoquée par un court -circuit, car la résistance d'enclenchement doit, au moins au début de la course de ooupure, supporter la totalité du courant de coupure. En général, la résistance d'enclenchement n'est pas dimensionnée pour cela. Elle serait plutôt dimensionnée de marnière à diminuer la différence de potentiel entre les pièces de contact de la chambre principale, jusqu'à un point où il n'y a plus de formation d'arc (d'enclenehement) entre ces pièces de contact. Une fois que ces pièces de contact sont en position de fermeture, la résistance d'enclenchement devrait être coupée, pour éviter une charge permanente meme réduite de la résistance d'enclenchement. Des disjoncteurs à haute tension possédant les propriétés susmentionnées sont aussi connus, mais ces propriétés sont obtenues par des moyens beaucoup plus compliqués et dono d'une sécurité de fonctionnement moindre dans la pratique. Des disjoncteurs décrits dans le brevet américain nO 3.763.30 ou dans le brevet allemand nO 2.108.915 font par exemple partie de ces disjoncteurs à haute tension. A la pièce de contact mobile de la chambre auxiliaire de ces disjoncteurs est rattaché un ressort à accumulation d'énergie qui doit être réarmé, ce qui nécessite une plus grande puissance d'en trainement. Ce ressort à accumulation d'énergie est verrouillé jusqu'à ce que la chambre principale se trouve en position "enclenché". Lorsqu'elle atteint cette position, le verrou est poussé et le ressort libéré, ce qui retire la pièce de coupure de la chambre principale. Au cours d'une course de coupure, le verrou retombe dans sa position fermée, sous l'effet du ressort. Si ce verrou de ce disjoncteur se bloquait, pour une raison quelconque, soit dans la position "verrouillén, soit dans la position "ouvert", le fonctionnement demandé du disjoncteur ne serait plus garanti. C'est donc un but de l'invention de créer un disjoncteur à haute tension du genre mentionné plus haut, dans lequel, grâce à un développement du mécanisme à levier, la chambre auxiliaire est déclenchée obligatoirement après l'enclenchement de la chambre principale, et maintenue dans cette position jusqu'à la prochaine opération d'enclenchement. L'invention à donc pour objet un disjoncteur haute tension avec au moins une chambre principale sur laquelle est montée en parallèle un circuit comprenant en série une chambre auxiliaire et une résistance d'enclenchement, les deux chambres étant accouplées chacune par un mécanisme à levier avec une tige de transmission commune, mobile entre une position disjoncteur enclenché et une position disjoncteur déclenché, le mécanisme à levier rattaché à la chambre auxiliaire comprenant un levier coudé monté sur un axe fixe, caractérisé par le fait qu'un bras du levier coudé conduisant à la tige de transmission constitue un premier bras d'un levier articulé dont un second bras est attaché sur la tige de transmission, ledit levier basculant sous l'action de ressorts en fin de manoeuvre d'enclenchement et de déclenchement, des organes étant prévus pour provoquer, en position disjoncteur enclenché et déclenché, le retour du point d'articulation du levier articulé en direction de la tige de transmission. Un exemple d'exécution du disjoncteur à haute tension proposé est expliqué dans le détail, à l'aide du dessin, dans lequel - la figure 1 est une vue extérieure du disjoncteur à haute tension monté de façon semblable à un jeu de construction avec deux chambres de coupure principales et deux chambres auxiliaires, - la figure 2 est une vue d'une partie d'une tige de transmission avec les mécanismes à levier pour la chambre principale (en haut) et les chambres auxiliaires (en bas) qui y sont rattachés, dans la position disjoncteur enclenché, - la figure 3 représente la disposition des mécanismes à levier pour les chambres auxiliaires dans le carter correspondant, - la figure 4 illustre la position d'un des mécanismes à levier selon la figure 3, en position disjoncteur déclenché, - la figure 5 représente le mécanisme à levier suivant la figure 4 vers la fin de la course d'enelenchement - la figure 6 représente- les mécanismes à levier de la figure 3 en position disjoncteur enclenché, et à la même échelle que les figures 4 et 5, - la figure 7 représente, de haut en bas très schématiquement 5 positions différentes du mécanisme à levier rattaché à la chambre auxiliaire pendant une course d'enclenchement, - la figure 8 est une représentation similaire à celle de la figure 7 de 5 positions différentes, de haut en bas, du mécanisme à levier rattaché à la chambre auxiliaire pendant une course de coupure, - la figure 9 est un diagramme temps/trajet pour le dernier élément du mécanisme à levier rattaché à la chambre principale et à la chambre auxiliaire pendant la course d'enclenchement, - la figure 10 est un diagramme temps/trajet comme dans la figure 9, mais pendant la course de coupure. Nous nous référons d'abord aux figures 1 à 6. Le disjoncteur à haute tension 10 représenté est un disjoncteur à gaz comprimé pour montage à l'extérieur, comportant deux carters 12, 13 attachés l'un sur l'autre par brides, qui reposent sur un isolateur support tubulaire 11. De part et d'autre du carter 12 se trouve un isolateur tubulaire 14, 15, bridé hermétiquement au carter. Chacun des isolateurs 14, 15 contient une chambre auxiliaire avec une ou plusieurs résistances d'enclenchement branchées en série (non représentées). De part et d'autre du carter 13 se trouve aussi un isolateur tubulaire 16 et 17, bridé hermétiquement. Chacun de ces isolateurs contient une chambre principale (non représentée).La chambre principale dans l'isolateur 16 est branchée, d'une part aux carters 12, 13 à travers les mécanismes à levier reliés électriquement entre eux et d'autre part à l'isolateur 14 par un conducteur 18, parallèle à la chambre auxiliaire et à la résistance d'enclenchement. Une disposition analogue existe pour les chambres de coupure des isolateurs 15, 17. A l'intérieur de l'isolateur support se trouve une tige de transmission 19 (figure 2), dont l'extrémité inférieure est raccordée à une commande de disjoncteur non représentée, qui assuré la mobilité longitudinale entre la position disjoncteur enclenché et déclenché. Il ressort de la figure 2, qu'à la partie supérieure, conductrice, de la tige de transmission 19 sont couplés deux par deux des mécanismes à levier 20, 21 disposés dans les carters 12 et 13. Les deux mécanismes à levier 20 sont rattachés chacun à une des chambres principales et comportent chacun un levier coudé 23 pivotant autour d'un axe 22 fixe situé dans le carter 13. Un des bras 24 de ce levier 23 est articulé en 25 avec une extrémité d'une bielle 26, dont l'autre extrémité est articulée avec une bielle (non représentée) menant en ligne droite à la chambre principale correspondante. L'autre bras 27 du levier coudé 23 est articulé en 28 avec une bielle 29 dont l'autre extrémité est articulée en 30 avec un élément de couplage 31 fixé à l'extrémité supérieure de la tige de transmission 19. Les mécanismes à levier 20 rattachés aux chambresprinci- pales transmettent ainsi les mouvements de la tige de transmission 19 (présentée en position "enclenché" dans la figure 2) pendant une course de coupure sans renversement du mouvement sur les éléments rattachés aux bielles 26. Par contre, la réalisation des mécanismes à levier 21 est différente, voir en particulier les figures 4 à 6, Chacun de ces mécanismes à levier 21 comporte aussi un levier coudé 32 pivotant sur un axe 33 fixe situé dans le carter 12. Le plus long des bras 34 du levier coudé 32 est articulé en 35 avec une extrémité d'une bielle 36 dont l'autre extrémité est articulée aveo une bielle (non représentée) conduisant en ligne droite à la chambre auxiliaire. Un autre bras 37 du levier coudé 32 est articulé en 38 à une barre d'accouplement 39 dont l'autre extrémité comporte un trou oblong 40. Un axe 41 ancré dans la tige de transmission 19 a prise dans ce trou oblong 40. Il ressort donc de ce qui précède que le bras 37 et la barre d'accouplement 39 forment les deux éléments d'un levier coudé dont l'articulation est le point de fixation 38. Le levier coudé 32 comporte un troisième bras 42, sur 1' extrémité duquel prend un ressort de traction 43 qui par son autre extrémité est accroché à un point de fixation 44 situé dans le carter. Le bras 42 et le ressort de traction 43 sont un des moyens (mais pas le seul imaginable) permettant - comme nous allons voir plus loin - de faire basculer dans l'autre sens le levier coudé 37, 39 vers la fin d'une course de coupure. Dans la position "déclenché" représentée sur les figures 4 et 7 en haut, l'articulation 38 du levier coudé 37, 39 est pliée vers la tige de transmission 19. Lorsque la tige de transmission 19 est déplacée vers le haut, c'est d'abord l'axe 41 qui est déplacé vers le haut dans le trou oblong 40, ensuite l'axe 41 pousse le bras 37 vers le haut à l'ande de la barre d'accouplement 39. L'articulation 38 ne peut effectuer qu'une trajectoire circulaire (pivot fixe 33), donc le levier coudé 32 bascule dans le sens des aiguilles d'une montre, alors que la flexion du levier coudé 38, 39 augmente dans le meme sens. En meme temps, la bielle 36 est poussée de plus en plus vers la chambre auxiliaire correspondante, et elle fait avancer l'autre bielle en ligne droite (le sens de-celle-ci est suggéré en pointillé 45 dans les figures 7 et 8). Dans cette phase initiale de la course d'enclenchement le ressort de traction 43 renforce le basculement du levier coudé 32 jusqu'à ce que le bras 42 soit orienté sur la ligne droite entre l'axe 33 et le point de fixation 44. Ensuite, vers la fin de la course d'enclenchement, on arrive à la position représentée dans la figure 5, dans laquelle la bielle 36 est avancée le plus loin, c'est-à-dire la chambre auxiliaire est enclenchée. Dans cette position le ressort 43 à déjà tendance à faire basculer le levier coudé 37, 39 dans l'autre sens, mais cela n'est pas possible tant que l'axe 41 ne permet pas l'extension du levier coudé 37, 39. Celle-ci est possible seulement après un déplacement supplémentaire vers le haut (en partant de la position selon figure 5) de la tige de transmission 19 Mais ce déplacement supplémentaire vers le haut a aussi pour résultat un retour progressif en arrière de la bielle 36 partant de la position de la figure 5.Dès que le raccord à lumière 40, 41 permet l'extension du levier coudé 37, 39 c'est à-dire une position entre celles montrées dans les figures 5 et 6, le ressort 43 va faire basculer le levier coudé 37, 39 dans l'autre sens et faire plier l'articulation 38 vers la tige de transmission 19, comme représenté dans la figure 6 (position "enclenchée"). Ceci provoque un recul supplémentaire de la bielle 36 et donc aussi de l'autre bielle accouplée à elle, ce qui re-déclenche la chambre auxiliaire, qui avait été enclenchée dans la position de la figure 5. Comme déjà mentionné, le basculement dans l'autre sens du levier coudé 37, 39 peut aussi être obtenu par d'autres moyens comme suggéré dans les figures 4 et 6, on pourrait prévoir des butées fixes 46 et 47 à ressorts à la hauteur des positions prises par l'axe 41 dans la position disjoncteur enclenché ou déclenché butées sur lesquelles la barre d'accouplement 39 bute directement dans ces positions, ce qui provoque le basculement dans l'autre sens du levier coudé 37, 39. Si des butées 46, 47 sont prévues, le bras 42 et le ressort 43 sont inutiles. Dans les figures 7 et 8 une ligne pointillée 48 indique la position la plus avancée de l'extrémité de la bielle 36, alors que les tirets 49 suggèrent la position de cette extrémité de la bielle 36 dans la position disjoncteur 10 enclenché (figure 7 position du bas, figure 8 position du haut. La trajectoire d'une course de coupure (mouvement de haut en bas de la tige de transmission) peut être suivie dans la figure 8, de haut en bas. La position disjoncteur enclenché du bas de la figure 7 est répétée en haut sur la figure 8. Le levier coudé 37, 39 est fléchi vers la tige de transmission 19. Lors du mouvement de descente de la tige de transmission 19 cette flexion augmente d'abord, en même temps la barre d'accouplement 39 oblige le levier coudé 32 à tourner dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre, ce qui fait reculer la bielle 36 progressivement de sa position d'enclenchement avancée. Cette orientation de la bielle 36 est maintenue tant que le levier 37, 39 est à peu près étendu. Cette position correspond à une position intermédiaire entre les deux positions représentées en bas de la figure 8. Dans cette position d'extension le ressort 41 fait encore basculer dans l'autre sens le levier 37, 39, ce qui refait avancer un peu la bielle 36, comme le montre la comparaison des deux positions du bas de la figure 8. Elle retourne donc dans la position initiale correspondante à la position disjoncteur déclenché (figure 8 en bas ou figure 7 en haut). Il faut retenir que, pendant toute la durée de la course de coupure, la bielle 36 ne prendra pas de position plus avancée que celle de la position disjoncteur enclenché. Mais, comme expliqué plus haut, la chambre auxiliaire étant déjà déclenchée dans cette position disjoncteur enclenché, elle reste donc déclenchée pendant toute la durée de la course de coupure. Le déroulement des opérations qui vient d'être décrit peut aussi être clairement reconnu sur la figure 9 pour la course d'enclenchement et sur la figure 10 pour la course de déclenchement. Dans les figures 9 et 10 la distance parcourue par le dernier élément des mécanismes à levier 20 et 21, et donc par la pièce de contact commandée par ceux-ci de la chambre principale ou auxiliaire lors de la course d'enclenchement ou de coupure, est représentée en fonction du temps. La courbe 50 tracée sur la figure 9 montre le parcours de l'extrémité de la bielle 26, la ligne en tirets 51 représente la courbe de la bielle 36, en fonction du temps. La ligne horizontale 52 marque la distance à parcourir par la bielle 26 jusqu'à l'enclenche- ment de la chambre principale, alors que la ligne horizontale en tirets 53 marque la distance à parcourir par la bielle 36 jusqu'à l'enclenchement de la chambre auxiliaire. On s'aperçoit que la chambre auxiliaire est enclenchée un temps tv avant la chambre principale, elle reste enclenchée pendant un temps te, qui se termine avant que la course d'enclenchement soit complètement terminée. La ligne 54 marque la fin de la course d'enclenchement. La figure 10 montre des diagrammes parcours/temps pour la course de coupure, la courbe tracée 55 représentant le parcours de l'extrémité de la bielle 26, la courbe en tirets 56 le parcours de l'extrémité de la bielle 36. Les deux courbes commencent au niveau de la fin des courbes correspondantes de la figure 9. Dans la figure 10 on remarque qu'au moment ta où les pièces de contact de la chambre principale se séparent, c'est-à-dire où la courbe 55 croise la ligne horizontale 52, la pièce de contact rattachée à la chambre auxiliaire a déjà avancé de la distance Sa en direction de la position disjoncteur déclenché. C'est vers la fin de la course de coupure seulement qu'un renversement de mouvement vers la position initiale (S = 0) correspondant à la position "enclenché" a lieu pour la bielle 36. Le fait que les courbes 55, 56 ont une pente plus raide que les courbes 50, 51 montre, - comme c'est la règle générale - que le déroulement des mouvements lors de la course de coupure s'effectue à une vitesse supérieure à celle de la course d'enclenchement. REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur à haute tension avec au moins une chambre principale sur laquelle est montée en parallèle un circuit comprenant en série une chambre auxiliaire et une résistance d'enclenchement, les deux chambres étant accouplées chacune par un mécanisme à levier avec une tige de transmission (19) commune, mobile entre une position disjoncteur enclenché et une position disjoncteur déclenché, le mécanisme à levier rattaché à la chambre auxiliaire comprenant un levier coudé monté sur un axe fixe (33), caractérisé par le fait qu'un bras (37) du levier coudé (32) conduisant à la tige de transmission (19), constitue un premier bras d'un levier articulé dont un second bras (39) est attaché sur la tige de transmission (19), ledit levier articulé basculant sous l'action de ressorts en fin de manoeuvre d'enclenchement et de déclenchement, des organes (42, 43) étant prévus pour provoquer, en position disjoncteur enclenché et déclenché, le retour du point d'articulation (38) du levier articulé en direction de la tige de transmission (19). 2/ Disjoncteur à haute tension selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'autre bras (39) du levier articulé (37, 39) est rattaché à la barre de transmission (19) et/ou au bras (37) du levier coudé (32) par un raccord à lumière (40, 41). 3/ Disjoncteur à haute tension selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les organes qui, en position disjoncteur enclenché et déclenché, provoquent le retour du levier articulé (38) en direction de la tige de transmission (19) comprennent un ressort de traction (43) fixé d'une part et d'autre part en prise avec le levier coudé (32), ressort qui, au début de la course de fermeture et de la course d'ouverture aide au mouvement de la tige de-transmission (19) et à la fin de la course de fermeture et de la course d'ouverture s'oppose au mouvement de la tige de transmission (19). 4/ Disjoncteur à haute tension selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bras (37) du levier coudé (32) est plus long que l'autre articulation (39) du levier articulé (37, 39). 5/ DisJoncteur à haute tension selon la revendication 1 avec une tige de transmission (19) déplaçable de façon longitudinale, caractérisé par le fait que le parcours du mouvement de la tige de transmission croise deux fois l'arc de cercle déorit par le point d'articulation (38) du levier articulé. 6/ Disjoncteur à haute tension selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'axe fixe (33) du levier coudé (32) est disposé sensiblement à mi-hauteur de la course de coupure. 7/ DisJoncteur à haute tension selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le ressort (43) est fixé sur un troisième bras (42) du levier coudé (32), ledit bras décrivant lors d'une course d'ouverture et d'une course de fermeture, un arc de cercle qui croise la ligne joignant l'axe fixe (33) et le point d'application fixe (44) du ressort de traction (43).