Brevet FR2493594A1 — publié le 19820507

La présEnte invention a pour cbJet un procédé et un appareil de contrEle du fonctior.nement mécanique d'un appareil électrique ayant une partie mobile par rapport à une partie fixe, la manoeuvre de cette partie mobile étant effectuée au moyen d'un dispositif de liaison mécanique actionné par un dispositif de manoeuvre. L'invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, au contrôle des parties mécaniques d'un appareillage de commutation électrique. Une grande partie des défauts qui se produisent dans les appareillages de commutation électriques, tels que ceux qui comprennent une enceinte remplie de gaz, sont la conséquence de fuite d'air, de gaz ou d'huile, ou encore d'un mauvais fonctionnement du dispositif de manoeuvre qui permet le déplacement de la partie mobile de l'appareillage par rapport à sa partie fixe. On peut détecter les fuites d'air, de gaz ou d'huile au moyen d'une jauge de pression qui produit un signal d'alarme en cas de fuite, mais il est difficile de mettre en évidence les défauts de fonctionnement du méca- nisme de manoeuvre avant que ces défauts ne se manifestent. Le fait qu'un appareil électrique tombe en panne lorsqu'il est en service constitue, bien évidemment, un inconvénient et l'invention a donc pour but de permettre le contrôle d'un appareil électrique, lorsqu'il n'est pas sous tension, en vue de détecter ses éventuels défauts de fonctionnement mécanique avant que ceux-ci ne se manifestent. A cet effet, la procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on remplace un organe faisant partie du dispo- sitif de liaison par un organe comprenant une cellule de détec- tion de charge, que l'on actionne le dispositif de liaison de manière à déplacer la partie mobile par rapport à la partie fixe, que l'on enregistre le signal électrique de sortie de -2- la cellule de détection pendant le mouvement du dispositif de liaison et que l'on affiche ensuite les données ainsi en- registrées que l'on compare avec des données enregistrées au cours d'essais antérieurs. Les essais antérieurs en question sont effectués soit sur l'appareil lui-mtême, après sa fabrication et avant son utili- sation, soit sur un appareil du même type et, dans ce dernier cas, les résultats de ces essais sont adoptés à titre de normes auxquelles tous les appareils de ce type doivent se conformer. Afin de faciliter la détection des variations du signal de sortie de la cellule de détection de charge, il est avanta- geux d'effectuer l'affichage des données enregistrées avec une échelle de temps correspondant à une durée supérieure à celle de l'enregistrement de ces données. La cellule de détection de charge produit un signal électrique correspondant à la charge de l'organe dont elle fait partie. Cette charge correspond aux forces engendrées lors du déplacement de la partie mobile dé l'appareil par rapport à la partie fixe. Conformément à un autre aspect de l'invention, un appareil de contrôle du fonctionnement mécanique d'un appareil élec- trique ayant une partie mobile par rapport à une partie fixe, la manoeuvre de cette partie mobile étant effectuée au moyen d'un dispositif de liaison mécanique actionné par un dispositif de manoeuvre,est caractérisé par le fait qu'il comprend un organe interchangeable avec une partie du disposi- tif de liaison mécanique, cet organe interchangeable com- prenant une cellule de détection de charge, de moyens d'en- registrement connectés avec la cellule de détection de charge, afin de permettre d'enregistrer le signal électrique de sortie de cette cellule lorsque l'on actionne le dispositif de liaison mécanique, et des moyens pour afficher le signal ainsi enregistré. -3- De préférence, on produit, pendant le mouvement du dispositzf de liaison, un signal supplémentaire correspondant à la position de la partie mobile du dispositif de manoeuvre et l'on enregistre ce signal pendant le mouvement du dispositif de liaison. La comparaison de ce signal supplémentaire avec le signal de sortie de la cellule de détection de charge permet de mettre en évidence 'Les variationF de ce dernier signal en fonction de la position de la partie mobile du dispositif de manoeuvre. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre, cette description étant faite à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel La figure 1 est une vue schématique en élévation latérale, par- tiellement en coupe, d'un disjoncteur de type connu, com- prenant une cuve remplie de gaz, constituant un exemple caractéristique du genre d'appareil auquel l'invention peut être appliquée; La figure 2 est une vue schématique en élévation latérale, partiellement en coupe, illustrant l'utilisation de l'appareil selon l'invention pour le contrôle du fonctionnement du dispositif de manoeuvre d'un disjoncteur à cuve à gaz du type connu; La figure 3 est une vue schématique en élévation latérale, partiellement en coupe, illustrant un autre exemple d'utili- sation de l'invention en relation avec un disjoncteur à cuve à gaz; et Les figures 4, 5 et 6 sont des graphiques illustrant l'en- registrement des données conformément au procédé et au moyen de l'appareil selon l'invention. Conme on le voit à la figure 1, un disjoncteur à cuve à gaz de type connu comprend une cuve 1, contenant une atmosphère de gaz isolant, tel que l'hexafluorure de soufre (SF6), dans laquelle est placé un mécanisme disjoncteur 2 agencé de manière bien connue. Les capots protecteurs isolés 3 sont montés sur la cuve de manière à permettre le passage de con- ducteurs électriques entre le disjoncteur et le circuit élec- trique extérieur. La manoeuvre de la partie mobile du dis- joncteur par rapport à sa partie fixe est effectuée au moyen d'un dispositif de liaison mécanique actionné par un dispositif de manoeuvre 5 placé à l'extérieur de la cuve 1. Dans l'agencement représenté, le dispositif de manoeuvre est du type à piston et cylindre, le piston étant raccordé à une bielle de liaison 11 qui également raccordée à une manivelle 8. La manivelle 8 est montée sur un tourillon 10 qui traverse la paroi de la cuve 1, au moyen d'un joint étanche, une autre manivelle 9 étant montée sur le tourillon à l'intérieur de la cuve-. Une tige isolante, qui provoque le déplacement de la partie mobile de l'appareillage de commutation, est fixée de manière à pouvôir pivoter sur l'extrémité de la manivelle 9. Le dispositif à piston et cylindre est muni de soupapes de manoeuvre 6 et 7 permettant l'admission et l'évacuation de fluide dans le cylindre et hors de celui-ci et, lorsque l'on introduit du fluide dans le cylindre, le dispositif de liaison mécanique est actionné de manière à déplacer la tige 4 dans une direction. Lorsque l'on extrait du fluide du dispositif piston-cylindre, la tige 4 est déplacée dans la direction opposée. Le contrôle de la fiabilité de fonctionnement mécanique d'un tel disjoncteur s'effectue conformément aux spécifica- tions du comité.Electrotechnique japonais (JEC - 181, 1975) c'est-à-dire en répétant 10.000 fois l'opération d'ouverture et de fermeture. Comme on le sait, lors d'essais de ce genre, - 4 - -5- on mesure simultanément le temps d'ouverture des contacts, la course du contact mobile, le temps de fermeture ds contacts, la tension de fonctionnement, etc. En outre, en ce qui con- cerne la tension de fonctionnement, la pression du gaz et la tension de commande, etc, on effectue des essais non seulement pour les valeurs nominales mais également pour des valeurs supérieures et inférieures aux valeurs nominales. Les résultats de ces essais sont définis dans les normes JEC-181 de sorte que le fabricant d'un disjoncteur électrique soumet celui-ci à des essais conformes à cette norme, avant l'expédition du disjoncteur, afin d'en confirmer la fiabilité. Ainsi, tout disjoncteur expédié par un fabricant japonais est conforme aux spécifications des normes JEC-181. Il est clair que, dans le cas o des anomalies viendraient à se produire dans le mécanisme de manoeuvre de l'appareil de commutation, il serait difficile de les détecter du fait qu'une partie de ce mécanisme est située à l'intérieur de la cuve hermétiquement fermée 1. L'invention est fondée sur le principe du contrôle des conditions de fonctionnement du mécanisme de manoeuvre par mesure de la charge mécanique qui s'exerce sur le dispositif liaison provoquant le déplacement de la partie mobile de l'appareil électrique. En effet, bien qu'il ne soit pas possible de mesurer les forces qui s'exercent sur les parties de l'appareil électrique situées à l'intérieur de la cuve, on peut mesurer les forces auxquelles sont soumises le dispositif de liaison mécaniaue placé 3 l'extérieur de la cuve 1. Dans le dispositif représenté à la figure 2, on utilise pour remplacer la bielle 11 pour le raccordement du levier 8 et du piston du dispositif de manoeuvre piston-cylindre, une bielle 16 qui comprend une cellule de détection de charge et dont la longueur totale est identique à celle de la bielle 11. Une tige 13, reliée au piston 12 à l'intérieur du cylindre de manoeuvre 5, est supportée à l'intérieur d'un cylindre de guidage 15 au moyen d'un organe de guidage 14. L'extrémité de la tige 13 est raccordée à l'une des extrémités de la bielle 16 au moyen d'un tourillon 21, l'autre extrémité de la bielle 16 étar.t raccordée à l'extrémité du levier au moyen d'un autre tourillon 22. Une borne électrique connectée à la borne de sortie de la cellule de détection de charge, qui peut, par exemple, consisterEm une jauge de contrainte è fil résistant,est raccordée à un câble conducteur 19, la borne 18 étant recouverte par un- capuchon protecteur contre l'humidité lorsque la cellule de détection de charge n'est pas en service. Un potentiomètre produisant un signal de sortie 24 est associé au levier 8, par l'intermédiaire du tourillon 22, afin de permettre de détecter le fonctionnement du disjoncteur. Une alimentation électrique est raccordée au potentiomètre, de manière connue, et la ligne électrique 24 reçoit un signal de sortie correspondant au déplacement linéaire du tourillon 22. Ce dernier déplacement est lui- mâme proportionnel a la course du dispositif à piston-cylin- dre 5. La ligne électrique 19 est raccordée à un amplifi- cateur, ou appareil de mesure dymanique de contrainte de type connu, 20 qui amplifie le signal électrique émis par la cellule de détection de charge et produit un signal électrique de sortie 23. Un enregistreur de données 28, de type connu, permettant de régler ou de modifier la durée de réenregistrement, enregistre le signal de sortie.23 provenant de l'amplificateur 20 ainsi que le signal supplé- mentaire reçu sur la ligne 24 en provenance du potentiomètre 17. Un enregistreur X-Y (à coordonnées rectangulaires) est raccordé à l'enregistreur de données 28 de façon à permettre l'affichage des signaux 25, 26 provenant de cet enregistreur 28. Le temps d'affichage des données enregistrées par l'en- registreur 28 peut correspondre à une échelle de temps su- périeuzeà la durée d'enregistrement de ces données. 249359' -7- Dans l'agencement représenté à la figure 2, le disjoncteur est actionné par le dispositif de manoeuvre 5 à sa vitesse de fDncticnnement normale et, en même temps, on enregistre au mcyen de l'enregistreur 28 le signal électrique représentant l'effort d'actionnement s'exercent sur la cellule de détection de charge. Après enregistrement par l'enregistreur 28, on relit les données ou on les réenregistre à une vitesse in- férieure à la vitesse de fonctionnement normale, gui est élevée, du disposetif de manoeuvre à piston-cylindre. A partir du moment c l'appareillage de commutation électrique est manoeuvré, c'est-à-dire à partir de l'ouverture ou de la fermeture de ses contacts, l'affichage des données sous une forme visible nécessite un allongement ou une extension dans le temps des données enregistrées. Ainsi, l'enregistreur X-Y 27 affiche, avec un allongement de l'échelle des temps, ces données ainsi que le signal 26 correspondant à la course du piston 12, ce dernier signal étant également affiché avec un allongement de l'échelle de temps, de façon à permettre la comparaison de ces données avec celles qui-sont obtenues lors des essais antérieurs de l'appareil ou celles qui sont spécifiées pour ce type d'appareil dans les normes japonaises. Dans la forme d'exécution de l'appareil représentée à la figure 3, un dispositif de manoeuvre supplémentaire est ajouté afin de permettre d'actionner l'organe de liaison mécanique à une vitesse faible par rapport à la vitesse de fonction- nement normale. Ce dispositif de manoeuvre supplémentaire comprend un levier coudé 30 dont l'une des extrémités est reliée à l'une des extrémités de la tige 13 et dont l'autre extrémité est reliée à un piston 32 logé dans un cylindre 31. Les deux extrémités du cylindre 31 sont respectivement munies d'une soupape de commande à faible vitesse 33, servant à déclencher le disjoncteur, et d'une soupape de commande à faible vitesse 34, servant à fermer le disjoncteur. Ce dispo- -8- sitif de manoeuvre supplémentaire ne peut être utilisé pour actionner le disjoncteur que lorsque les soupapes 6 et 7 du dispositif de manoeuvre 5 sont ouvertes. Lorsque le disjoncteur est actionné à faible vitesse par le dispositif de manoeuvre supplémentaire, les signaux de la cellule de détection de charge peuvent être enregistrés et simultamément affichés par l'enregistreur X-Y 27, sous forme d'un signal de sortie visible, en fonction du signal de course émis par le potentiomètre 17. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil en se référant aux figures 4, 5 et 6. Dans ces figures, les abscisses correspondent à la course de l'organe de liaison mécanique tandis que les forces nécessaires pour l'actionnement de cet organe sont portés en ordonnées. Lorsque le disjoncteur est soumis à un cycle de fonction- nement complet, tout en étant actionné par le dispositif de manoeuvre supplémentaire, la courbe représentative de la force d'actionnement, dans le cas o il ne se produit pas de phénomènes anormaux, correspond à la ligne ABCDEFA. D'autre part, si cette courbe prend la forme comprenant les parties en traits interrompus entre les positions de course Xl - X2 et X3 - XS, cette forme de courbe indique que des forces d'actionnement Afil, Afl', Af2 et Af2', supérieures à la normale, sont mises en jeu lors de la ma- -noeuvre du dispositif de liaison mécanique. Ceci traduit le fait que pour les parties de la course du dispositif de liai- son comprioesentre Xl - X2 et X3 - XS,,il apparaît des forces de frottement internes qui nécessitent l'utilisation d'une quantité supplémentaire d'huile lubrifiante afin de réduire la force d'actionnement nécessaire à la manoeuvre du dispositif de liaison mécanique Dans le cas de la figure 5, si la courbe représentative suit la ligne comprenant la partie en traits discontinus entre les positions de course X4 - X5, on peut en déduire que des forces d'actionnement a f3 et 4f3', inférieures à la normale, sont mises en jeu lors de la manoeuvre du disrositifde l:aisonCes forces d'actionnement inférieures à la normale peuvent traduire le fait que les contacts du disjoncteur ont été endommagés par le courant d'amorçage d'arc. Dans le diagramme représenté à la figure 6, la force d'ac- tionnement pour la position de course X = 0 est initialement nulle au début du cycle de manoeuvre mais, à la fin de ce cycle, lorsque la force d'actionnement redevient nulle, la position de course est déplacée de /IX par rapport à la position initiale de début de course. Ceci indique une certaine usure aUpointde raccordement entre les parties mécaniques constituant le dispositif de liaison. On comprend donc que l'invention rend possible la vérifi- cation du fonctionnement des organes de liaison mécaniques d'actionnement d'un appareil électrique, afin de permettre de détecter des anomalies avant que celles-ci ne s'aggravent au point d'affecter le fonctionnement de l'appareillage de commutation. Etant donné que la cellule de détection de charge fait partie d'un organe placé à l'extérieur de la cuve 1 de l'ap- pareillage de commutation, cette cellule peut être facilement fixée sur le dispositif de liaison mécanique, ou séparé de celui- ci. Ceci permet, en outre, une diminution du temps nécessaire pour le contrôle de l'appareillage de commutation, car il est relativement facile de remplacer une bielle existante par la bielle de remplacement munie de la cellule de détection - 10 - 2493594 de charge. Cette cellule peut, bien entendu, être étalonnée à l'avance avec un degré de précision élevé, ce qui garantit l'obtention de résultats précis. Bien que l'invention ait été décrite,à titre d'exemple, dans le cas de l'utilisation, en combinaison, d'un enregistreur de données 28 et d'un enregistreur X - Y 27 pour l'affichage de ces données, on comprendra que, si désiré, on peut utiliser, au lieu d'une telle combinaison,un synchroscope présentant une fonction de balayage extérieure. REVENDICAT IONS 1. Procédé de contrôle du fonctionnement mécanique d'un appareil électrique ayant une partie mobile par rapport à une partie fixe, la manoeuvre de cette partie mobile étant effectuée au moyen d'un dispositif de liaison mécanique ac- tionné par un dispositif de manoeuvre, caractérisé par le fait que l'on remplace un organe faisant partie du dispositif de liaison par un organe comprenant une cellule de détection de charge, que l'on actionne le dispositif de liaison de manière à déplacer la partie mobile par rapport à la partie fixe, que l'on enregistre le signal électrique de sortie de la cellule de détection pendant le mouvement du dispositif de liaison et que l'on affiche ensuite les données ainsi en- registrées que l'on compare avec des données enregistrées au cours d'essais antérieurs. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on effectue l'affichage des données enregistrées avec une échelle de temps correspondant à une durée supérieure à celle de l'enregistrement de ces données. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la vitesse à laquelle on actionne le dispositif de liaison mécanique est inférieure à la vitesse de fonctionnement nor- male de ce dispositif. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé par le fait que l'on produit et enregistre un signal supplémentaire, correspondant à la position de la partie mobile du dispositif de manoeuvre, pendant le mouvement du dispositif de liaison. 5. Appareil pour le contrôle du fonctionnement mécanique d'un appareil électrique ayant une partie mobile par rapport à une partie fixe, la manoeuvre de cette partie mobile étant - 12 - effectuée au moyen d'un dispositif de liaison mécanique ac- tionné par un dispositif de manoeuvre, caractérisé par le fait qu'il comprend un organe interchangeable avec une partie du dispositif de liaison mécanique, cet organe interchangeable comprenant une cellule de détection de charge, des moyens d'enregistrement connectés avec la cellule de détection de charge, afin de permettre d'enregistrer le signal électrique de sortie de cette cellule lorsque l'on actionne le dispositif de liaison mécanique, et des moyens pour afficher le signal ainsi enregistré. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens d'affichage sont agencés de manière à permet- tre d'afficher le signal avec une échelle de temps correspon- dant à une durée supérieure à celle de son enregistrement. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pôur produire, pendant le mouvement du dispositif de liaison mécanique, un signal supplémentaire correspondant à la position de la partie mobile du dispositif de manoeuvre, ce signal étant enregistré pendant ce mouvement. 8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de manoeuvre agencés de manière à pouvoir être fixés temporairement sur le dispositif de liaison mécanique afin de déplacer ce dispositif à une vitesse inférieure à sa vitesse de fonctionnement normale.