Brevet FR2523764A1 — publié le 19830923

Appareil de coupure moyenne tension à courant continu La présente invention concerne un appareil de coupure moyenne tension à courant continu notamment un contacteur ou un rupteur dont le rôle est d'établir respectivement une continuité ou une discontinuité dans un circuit électrique alimenté par une tension de l'ordre de 750 volts à 3000 volts continus. On sait que des appareils de coupure se composent de deux parties qui peuvent être assemblées l'une avec l'autre, une première partie ou pôle amovible comportant les contacts de coupure disposés dans le circuit électrique moyenne tension, avec des organes mécaniques de séparation des contacts et des éléments magnétiques et des isolants servant au soufflage et à l'extinction de l'arc électrique et une deuxième partie fixe constituée d'une bobine électromagnétique commandant l'ouverture ou la fermeture des contacts. Le pôle démontable avec ses contacts sujets à l'usure peut être ainsi remplacé facilement alors que la partie fixe peut être conservée pendant un temps beaucoup plus long. Cependant les appareils de coupure de l'art antérieur comportent un certain nombre d'inconvénients. Premièrement les contacts en regard doivent s1 écarter l'un de l'autre sur une distance relativement importante afin de ne pas créer de décharge intempestive ce qui nécessite une dépense d'énergie de commande d'autant plus élevée que cette distance est plus importante. Deuxièmement, les contacts de coupure se détériorent à l'usage et cette usure n'est pas signalée visuellement. Troisièmement l'ouverture ou la fermeture des contacts n'est pas ou peu indiquée. Quatrièmement, le fonctionnement de l'appareil de coupure ne peut être exécuté manuellement. Cinquièmement le fonctionnement en contacteur ou rupteur n'est possible qu'avec des pôles de conception différente. L'appareil de coupure selon la présente invention remédie à ces inconvénients. Dans celui-ci en effet un faible déplacement du noyau de commande électromagnétique, qui permet une faible consommation de la bobine de maintien engendre une grande ouverture des contacts ; des moyens mécaniques indiquent l'ouverture ou la fermeture des contacts, leur usure et permettent de plus le fonctionnement manuel de l'appareil ; le même pôle amovible peut servir dans un rupteur ou un contacteur par la présente ou non d'un ressort de compression. La présente invention a pour objet un appareil de coupure moyenne tension à courant continu comportant un bâti fixe avec une bobine électromagnétique de commande et une pluralité de pôles amovibles comportant les contacts de coupure avec chacun une borne positive et une borne négative et des aimants permanents servant au soufflage magnétique de l'arc, caractérisé par le fait que ladite bobine actionne un noyau. plongeur lié mécaniquement à un levier de commande dont l'axe d'articulation se trouve disposé entre un axe d'appui fixe et à proximité de cet axe fixe et une extrémité coopérant avec un chariot de commande dont le rôle est de déplacer les contacts de coupure mobiles par rapport aux contacts de coupure fixes. Selon une particularité de l'invention, une tige de contrôle en matériau isolant, solidaire desdits contacts de coupure est disposée à l'opposé du chariot de commande par rapport auxdits contacts de coupure mobiles de façon à affleurer au sommet dudit pôle et pouvoir être enfoncée manuellement, pour réaliser la fermeture manuelle de l'appareil de coupure, les positions enfoncées ou sorties de ladite tige permettant d'indiquer soit l'ouverture soit la fermeture desdits contacts de coupure mobiles par suite de la position haute ou basse de ladite tige de contrôle, et dans la position basse le degré d'usure des contacts de coupure. Selon une autre particularité de l'invention, le fonctionnement du pôle en contacteur peut être transformé en fonctionnement de pôle en rupteur pour l'adjonction d'un ressort de compression à l'extrémité supérieure dudit chariot. Selon une autre particularité de l'invention ledit levier de chalande comporte à ladite extrémité coopérant avec ledit chariot de commande des cames aptes à actionner au moins un contact auxiliaire simultanément avec l'enclenchement desdits contacts de coupure mobiles. Selon une autre particularité de l'invention ledit chariot de commande comporte une extrémité dissymétrique coopérant avec ledit levier de commande de façon à ne permettre qu'un embottement unidirec tionnel dudit pôle amovible sur ledit bâti pour ne pas effectuer d'erreur de montage par suite de la polarité desdites bornes positive et négative. Selon une autre particularité de l'invention ledit noyau mobile de ladite bobine comporte un entrefer réglable avec un noyau fixe dont la position fixe mais réglable est maintenue par un filetage bloqué par une lame assujettie sur ledit bâti. En se référant aux figures schématiques 1 à 7 ci-jointes, on va décrire ci-après des exemples de réalisation de la présente invention, exemples donnés à titre purement illustratif et nullement limitatif. La figure 1 représente une vue schématique en élévation partiellement coupée d'un contacteur dans la position normale d'ouverture. La figure 2 représente une vue schématique du côté partiellement coupée du même contacteur selon II-II de la figure 1. La figure 3 représente une vue schématique coupée du même contacteur selon III-III de la figure 1. La figure 4 représente une vue schématique coupée du même contacteur selon IV-IV de la figure 1. Les figure 5 et 6 représentent respectivement des vues schématiques coupées selon V-V et VI-VI des figures 6 et 5 d'un pôle et de deux pôles du rupteur en position de fermeture au repos. La figure 7 représente une vue schématique coupée d'un pôle de contacteur en position de fermeture. Sur les figures 1, 2, 3, 4 représentant un appareil de coupure fonctionnant en contacteur c'est-à-dire un appareil dont les contacts sont normalement ouverts, on voit un bâti fixe 1 sur lequel viennent s'emporter des pôles amovibles tels que 2 et 3. Les pôles de coupure 2 et 3, dans cet exemple au nombre de deux permettent des branchements individuels ou groupés soit en série soit en parallèle dans la gamme des différences de potentiel de 750 volts à 3000 volts continus. Les bornes positive et négative du pale 2 telles que 4 et 5 permettent les différents branchements avec des bornes telles que 6 (figure 2) appartenant au pôle 3 ou des câbles de raccordement arrivant à l'appareil. La commande du contacteur est exécutée au moyen du bâti fixe 1 lequel comporte principalement une bobine électrique 7 et son circuit magnétique constitués de deux tôles extérieures et quatre colonnes telles que 8 en fer, d'un noyau plongeur 9 dont la course est réglable grâce à un entrefer 10 disposé entre le noyau plongeur 9 et un noyau fixe 11. Le noyau fixe 11 comporte une position pouvant être réglée au moyen d'un filetage se vissant dans le bâti 1 disposé à l'extrémité opposée à l'entrefer et pouvant être bloqué par une lame 12 solidarisée du bâti 1. Le noyau plongeur 9 lorsque la bobine 7 est exqitée se rapproche du noyau fixe 11 et manoeuvre un levier de commande 13 des deux pôles 2 et 3. Le levier de commande 13 comporte un axe d'appui 14 fixe solidaire du bâti 1 et disposé à proximité d'un axe d'articulation 15 sur lequel porte l'effort du noyau plongeur 9. L'extrémité 16 du levier de commande 13 opposée à l'axe fixe 14, se déplace d'une façon importante pour un faible déplacement du noyau plongeur 9 étant donné la longueur importante du levier de commande 13 et la proximité des axes fixe 14 et d'articulation 15. Les bras du levier de commande 13 comportant les pièces de jonction et les pièces d'extrémité 16 sont réalisés en matière moulée.L'extrémité 16 comporte sur sa partie supérieure au moins un bec 17 dont le rôle est de s'emporter dans une tige solidaire du chariot de commande 18 des contacts de coupure mobiles du pôle amovible 2. L'extrémité 16 comporte sur sa partie inférieure au moins une came 19 destinée à engager une came correspondante 20 d'un contact auxiliaire 21. Sur les figures 1 et 3 les cames 19 et 20 sont représentées dans une position non enclenchée. Sur l'extrémité 16 du levier de commande 13 est disposé un ressort de rappel 22 dont le rôle est de maintenir le levier 13 en position haute (cas d'un contacteur) lorsque la bobine 7 n'est pas excitée. Le pôle de coupure 2 est amovible et peut être embotté sur le bâti 1 en prenant soin de faire pénétrer le levier de commande 18 sous le bec 17 du levier de commande et après cette opération un vissage des vis des bornes 4 et 5 permet d'assujettir le pôle 2 sur le bâti 1. Cet embottement est unidirectionnel étant donné la polarité des bornes 4 et 5 et afin d'éviter des erreurs de montage, l'extrémité du levier de oosmande 18 comporte une protubérance 23 dissymétrique qui empêche ltembottement du bec 17 dans un autre sens. En effet, le pôle de coupure comporte un soufflage magnétique directionnel de l'arc électrique au moyen des aimants permanents tels que 211 et 25. Le soufflage magnétique a pour effet de chasser l'arc vers des chambres d'extinction 26, 27, 28, 29, par exemple en céramique.Si les bornes 4 et 5 étaient alimentées par un courant de polarité inverse le soufflage magnétique serait inversé également et l'arc détériorerait les contacts et le chariot de commande 18. Les contacts de coupure fixes 30, 31 sont reliés respectivement par des plaques conductrices aux bornes 4 et 5. Entre les contacts de coupure fixes 30, 31 est apte à se déplacer le chariot de commande 18 qui soutient des contacts de coupures mobiles 32, 33 faisant partie d'une même pièce conductrice et disposés par conséquent en série. Du fait qu'il est utilisé un contact double la course totale d'ouverture entre contacts mobiles 32, 33 et contacts fixes 30, 31 est double de celle du déplacement de la partie mobile. Une tige de contrôle 36 traverse l'extrémité 34 du chariot 18 pour être maintenue sur la pièce des contacts mobiles 32, 33. Un ressort de compression 37 est disposé entre les contacts de coupure mobiles 32, 33 et une extrémité supérieure du chariot 18. Le ressort de compression 37 a pour but d'appliquer fortement les contacts mobiles 32, 33 contre les contacts fixes 30, 31 lorsque la tige de commande 18 est attirée vers le bas par suite de l'excitation de la bobine 11. La tige de contrôle 36 est au niveau de la paroi supérieure du pôle 2 lorsque le contacteur est en position normale d'ouverture. Sur les figures 5 et 6 on voit un pôle de rupteur ou appareil de coupure servant à couper le courant après excitation d'une bobine électromagnétique non représentée. Sur la figure 5 le rupteur est représenté dans sa position de fermeture au repos. Le pôle du rupteur est identique à celui du pôle du contacteur 2 à l'exception qu'un ressort de compression 38 est disposé entre l'extrémité inférieure du chariot 34 et la partie fixe supérieure du pôle 2. Sur la figure 7 on voit un pôle de contacteur semblable à celui des figures 1 à 4 mais représenté en position de fermeture après excitation de la bobine 11. La tige de contrôle 36 est enfoncée ce qui indique la fermeture des contacteurs et aussi le degré d"usure des contacts, l'enfoncement étant plus important lorsque les contacts sont usés. Les appareils de coupure selon l'invention trouvent des applications dans le domaine de l'électrotechnique ferroviaire. REVENDICATIONS 1/ Appareil de coupure moyenne tension à courant continu comportant un bâti fixe (1) avec une bobine électromagnétique de commande et une pluralité de pôles (2, 3) amovibles comportant les contacts de coupure (30, 31, 32, 33) avec chacun une borne positive (4) et une borne négative (5) et des aimants permanents (24, 25) servant au soufflage magnétique de l'arc caractérisé par le fait que ladite bobine (7) actionne un noyau plongeur (9) lié mécaniquement à un levier de commande (13) dont l'axe d'articulation (16) se trouve disposé entre un axe d'appui (14) fixe et à proximité de cet axe fixe (14) et une extrémité (16) coopérant avec un chariot de commande (18) dont le rôle est de déplacer les contacts de coupure mobiles (32, 33) par rapport aux contacts de coupure fixes (30, 31). 2/ Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une tige de contrôle (36) en matériau isolant, solidaire desdits contacts de coupure mobiles (31, 33) disposée au travers d'un ressort de compression (37) à ltopposé du chariot de commande (18) par rapport auxdits contacts de coupure mobiles (32, 33) de façon à affleurer au sommet dudit pôle (2) et pouvoir être enfoncée manuellement, pour réaliser 1a fermeture manuelle de l'appareil de coupure, les positions enfoncées ou sorties de ladite tige (36) permettant d'indiquer soit l'ouverture soit la fermeture desdits contacts de coupure mobiles (32, 33) par suite de la position haute ou basse de ladite tige de contrôle (36), et dans la position basse le degré d'usure des contacts de coupure (30, 31, 32, 33) 3/ Appareil de coupure selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le fonctionnement du pôle en contacteur peut être transformé en fonctionnement de pôle en rupteur par l'adjonction d'un ressort (38) de compression à l'extrémité supérieure dudit chariot (34). 4/ Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit levier de commande (13) comporte à ladite extrémité (16) coopérant avec ladite tige de commande (18) des cames (19) aptes à actionner au moins un contact auxiliaire (21) simultanément avec l'enclenchement desdits contacts de coupure mobiles (32, 33). 5/ Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit chariot de commande (18) comporte une extrémité dissymétrique coopérant avec ledit levier de commande 13 de façon à ne permettre qu'un emboitement unidirectionnel dudit pôle amovible (2) sur ledit bâti (1) pour ne pas effectuer d'erreur de montage par suite de la polarité desdites bornes positive et négative (4, 5). 6/ Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit noyau plongeur (9) de ladite bobine (7) comporte un entrefer (10) réglable avec un noyau fixe (11) dont la position fixe mais réglable est maintenue par un filetage bloqué par une lame (12) assujettie sur ledit bâti (1).