Brevet FR2543731A1 — publié le 19841005

Interrupteur haute tension _ O _DN\n D La présente invention concerne un interrupteur haute tension comportant au moins un bottier placé sur un support isolant respectif et au moins un mécanisme de con- tact fixé au boîtier dont la pièce de contact déplacée par un élément d'actionnement est accouplée à un élément de transmission de mouvement guidé dans le support isolant et déplacé par un mécanisme d'entraînement. On connait un interrupteur de ce type, par exem- ple par la DE-A-29 il 913 L'interrupteur connu comporte deux mécanismes de contact disposés sur un boîtier supérieur monté de façon à être isolé, aux pièces de contact mobiles duquel sont articulés des éléments d'actionnement qui sont guidés par l'intermédiaire de leviers de renvoi, par un ée- lément d'entraînement guidé dans un support isolant et par un élément d'entraînement déplacé verticalement par un mé- canisme d'entraînement pneumatique ou hydraulique, de façon à passer de la position de fermeture à la position d'ouver- ture (de coupure> et de la position d'ouverture à la posi- tion de fermeture Du fait que ces mouvements entre les deux positions terminales de fermeture et d'ouverture ont lieu rapidement, et que les masses déplacées sont considé- rables, selon le courant nominal et la tension nominale de l'interrupteur, il faut prendre des mesures supplémentaires pour amortir les mouvements, avant que chaque position ter- minale respective soit atteinte. L'invention a pour objet un interrupteur du type précité, dans lequel on puisse se dispenser de moyens d'a- mortissement supplémentaires,-et qui garantisse une trans- mission rapide et sûre des forces motrices. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, l'élément de transmission du mouvement est réalisé sous la forme d'un vilebrequin pour une première manivelle commandée par une seconde manivelle, L'interrupteur selon l'invention se caractérise non seulement par une transmission rap de et instantanée des forces motrices aux pièces de contact irtobt- les, mais il présente en outre également deux poait ons de point mort extrêmement stables en position de fermeture et d'ouverture En outre, il ne nécessite pas de moyens d'a- mortissement supplémentaires, du fait que les éléments d'en- trainement sont disposés et conformés de façon à non seule- ment provoquer l'accélération des pièces de contact mobiles, mais également en même temps, leur amortissement peu avant d'atteindre la position de fermeture ou d'ouverture. On va décrire à présent l'invention avec davanta- ge de détails au moyen d'un exemple d'exécution non limita- tif représenté sur le dessin annexé dont: la figure 1 est une vue de dessus en coupe d'un interrupteur haute tension réalisé selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus d'une coupe suivant la ligne II-II de l'interrupteur haute tension de la figure 1, o l'élément d'entraînement conformé en vilebrequin se trouve dans une première position de point mort (fermeture); la figure 3 est une vue de dessus en coupe sui- vant le ligne II-II de l'interrupteur haute tension de la figure 1, o le vilebrequin, ayant tourné de 1800, se trou- ve dans une seconde position de point mort (ouverture); la figure 4 est une représentation graphique de la course h de la pièce de contact mobile de l'interrupteur haute tension de la figure 1, en fonction de la course S du cylindre d'un mécanisme d'entraînement pneumatique ou hy- draulique agissant sur les pièces de contact par l'intermé- diaire du vilebrequin, la figure 5 est une représentation à échelle a- grandie de la zone délimitée en tirets sur la figure 1, o le vilebrequin se trouve dans la première position de point mort; la figure 6 est une vue de dessus en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5 7 la figure 7 est une vue à échelle agrandie de la zone délimitée par des tirets sur la figure 1, o le vile- brequin se trouve dans la seconde position de point mort; la figure 8 est une vue de dessus en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7. L'interrupteur à haute tension représenté sur la figure 1 comporte un support isolant -2 -en porcelaine ou en matière plastique renforcée auxfibres de verre fixé sur un support métallique 1 mis à la masse ainsi qu'un boitier 3 retenu par le corps de support 1, qui renferme une bielle 4 d'un mécanisme d'entraînement pneumatique ou hydraulique non représenté, ainsi qu'une transmission à manivelles 5 coopérant avec la bielle 4 Un vilebrequin 8 de la trans- mission 5 monté de façon à pouvoir tourner sur des paliers 6 et 7 est guidé par le support 1 et le support isolant 2 de façon à pénétrer dans un boltier supérieur métallique 9 Sur le boîtier supérieur 9 sont placés deux mécanismes de contact 10 et 11 contenus dans des isolateurs non re- présentés, dans chacun desquels se trouve une pièce de con- tact mobile, respectivement 12 et 13, pièces de contact qui sont disposées de façon à pouvoir se déplacer le long d'un axe A commun Les pièces de contact mobiles 12 et 13 peuvent être déplacées par des bielles articulées 14, 15 le long de l'axe commun Les bielles 14 et 15 sont, quant à elles, articulées à un disque excentrique 16 relié au vilebrequin 8 Les pièces de contact mobiles 12, 13 sont guidées de façon à coulisser dans des paliers 17, 18 ser- vant à amener le courant et coopèrent avec des pièces de contact fixes non représentées Les mécanismes de contact ,11, le boîtier supérieur 9 et- le support isolant 2 sont résistant à la pression et remplis d'un isolant tel que par exemple, l'hexafluorure de soufre Cependant, l'ensem- ble de l'agencement peut aussi être placé dans un bottier rempli d'isolant. Le vilebrequin 8 comprend deux parties 19 et 20. L'arbre inférieur 19 articulé à la tean 5 mieeion 5 et l'ar- bre supérieur 20 relié au disque excentrique 16 s'appuient chacun à leurs extrémités mutuellement opposées respective- ment dans une armature 22, respectivement 23 placée dans la face supérieure, respectivement inférieure, une plaque iso- lante 21 (par exemple en matière plastique renforcée aux fi- bres de verre) Les armatures 22, 23 comportent chacune un support métallique à deux bras placé sur la plaque iso- lante 21 La figure 1 montre distinctement le support métal- lique 24 de l'armature 23 de l'arbre supérieur 20, qui com- porte des tenons 25, 26 à ses extrémités du côté de la pla- que isolante 21 Les tenons 25, 26 pénètrent dans des douil- les métalliques 27, 28 qui sont encastrées dans la zone du bord de la plaque isolante 21 en des positions diamétrale- ment opposées Le support de l'armature 22 de l'arbre infé- rieur 19 a une structure correspondante et pénètre égale- ment par ses tenons dans des douilles métalliques, qui, contrairement aux douilles métalliques 27, 28 destinées à la fixation du support supérieur 24, sont encastrées dans la face inférieure de la plaque isolante 21, et disposées dans des positions diamétralement opposées, de façon que les deux supports à deux bras de l'armature supérieure 22 et de l'armature inférieure 23 soient mutuellement per- pendiculaires Grâce à ce jumelage des deux supports à deux bras, et par suite, des arbres de manivelle 19 et 20 sur la plaque isolante 21, non seulement on obtient une transmis- sion importante des forces sans jeu et sans torsion, avec une faible inertie, et un montage simple du vilebrequin 8 en plaçant la plaque isolante 21 sur l'arbre inférieur 19 et en plaçant l'arbre supérieur 20 sur la plaque isolante 21, mais en même temps la tension électrique entre le po- tentiel de la masse et le boitier supérieur 9 se trouvant à haute tension est captée par la plaque isolante 21 En raison de la disposition en croix des supports, la distance de cheminement entre les parties des armatures 22 et 23 se trouvant à haute tension et à la Ria 3 se egt en outre augmen- tée, Les figures 2 et 3 montrent la structure de la transmission 5 entra 4 nant le vilebrequin 8 Cette transmis- sion comporte un bras de manivelle 30 rotatif autour d'un axe fixe 29, à l'extrémité opposée à l'axe 29 de laquelle sont placées la bielle 4 du dispositif d'entraînement hydrauli- que ou pneumatique, ainsi qu'une autre bielle 32 articulée à un bras de manivelle 31 entraînant le vilebrequin 8 Les rayons R et r des cercles décrits par les bras de manivelle et 31,1 la longueur efficace 1 de la bielle 32 de confor- mation coudée et la distance entre les axes 29 et 8 des bras de manivelle 30 et 31 sont calculés de façon que le bras de manivelle 31 effectue une rotation de 1800, lors- que la manivelle 30 passe d'une première position préfé- rentielle faisant un angle aigu avec la bielle 4 à une se- conde position préférentielle faisant un angle obtus avec la bielle 4 et effectue ainsi une rotation d'environ 900. Cet agencement et ce dimensionnement de la transmission 5 s'avèrent avantageux dans la mesure o ils augmentent con- sidérablement la vitesse angulaire du vilebrequin 8, et, par suite, la vitesse d'entraînement des pièces de contact mobiles 12 et 13 à l'extérieur des deux positions de point mort déterminant la position de fermeture (figure 2) et la position d'ouverture (figure 3), mais o l'on peut aussi cependant en même temps obtenir deux points morts très stables dans les positions de fermeture et d'ouvertu- re Cela ressort, par exemple de la figure 4 o la course s du piston du mécanisme d'entraînement de l'interrupteur entraîné pneumatiquement ou hydrauliquement et accouplé à la bielle 4, est représenté en fonction de la course h des pièces de contact mobiles Il en ressort que le mécanisme d'entraînement présente, dans la position de fermeture E et dans la position d'ouverture A, deux positions de point mort marquées, o également, pour une course S considérable du mécanisme d'entraînement hydraulique ou pneumatique, on n'obtient qu'une course h 'elat veient réduite des pièces de contact mobiles 12 et 13, ma a, par contre, les deux pièces de contact 12 et 13 se déplacent rapidement entre ces deux points morts En outre, la figure 4 montre que le mouvement des pièces de contact 12 et 13 subit un fort amortissement supplémentaire avant qu'elles atteignent leurs positions finales, ce qui est très avantageux en particulier dans le cas d'interrupteurs haute tension à masses mobiles importantes, comme des interrupteurs de générateurs. La force motrice est transmise du vilebrequin 8 aux pièces de contact mobiles 12 et 13 (comme il ressort des figures 5 à 8) par transmission par l'intermédiaire d'un disque excentrique 16 placé sur la partie supérieure du vilebrequin, à deux bielles coudées en sens opposé 14 et 15 qui sont fixées de façon à être rotatives, sur les pièces de contact mobiles, respectivement 12, 13. Dans la position de fermeture (figure 5 et 6), ces deux bielles 14, 15 sont décalées mutuellement dans la direction de l'axe A des pièces de contact Lors de l'ou- verture, le vilebrequin 8, respectivement le disque excen- trique 16, tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. Les bielles 14 et 15 passent dans la position représentée sur les figures 7 et 8 par l'intermédiaire de la position indiquée en tirets sur la figure 6 En raison de leur con- formation coudée (ou angulaire) en sens opposé, les deux bielles 14 et 15 peuvent se longer sans obstacle mutuel et prendre la position de point mort correspondant à l'ouver- ture. L'interrupteur haute pression décrit précédemment est de préférence, un interrupteur devant permettre le pas- sage d'intensités nominales de l'ordre de plus de 8 k A, pour des tensions nominales de plus de 24 k V, comme Dar exemple un interrupteur de générateur Bien qu'on n'ait décrit, dans l'exemple d'exécution, qu'un p 8 le d'interrupteur, on peut directement prévoir la commutation d'autres pÈles par le même mécanisme d'entra'nement hydraulique ou oneumati- que Pour cela, l suftt de faire perger la bielle 4 au p 8 le suivant, qui est réalisé et entrae né de la même fa- çon que celle décrite dans l'exemple d'exécution. Par rapport aux interrupteurs multipolaires con- nus, un tel interrupteur haute tension multipolaire a en outre pour avantage que, grâce aux positions de point mort marquées de chaque pôle, ses positions finales peuvent être atteintes exactement, de sorte que, par exemple dans le cas d'un interrupteur triphasé à trois pôles, même en présence de différences mutuelles importantes des éléments de transmission du mouvement, en raison de la fabrication, on peut cependant observer de façon précise les positions de fermeture et d'ouverture des trois phases; simultané- ment. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATION$ 1 Interrupteur haute tension comportant au moins un boitier ( 9) placé sur un support isolant ( 2) res- pectif et au moins un mécanisme de contact ( 10, 11) dont la pièce de contact ( 12, 13) déplacée par un élément d'ac- tionnement est accouplée à un élément de transmission du mouvement guidé dans le support isolant ( 2) et déplacé par un mécanisme d'entraînement, caractérisé en ce que l'élé- ment de transmission du mouvement est réalisé sous la forme d'un vilebrequin ( 8) pour une première manivelle ( 31) commandée par une seconde manivelle ( 30). 2 Interrupteur haute tension selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la seconde manivelle ( 30) est actionnée par une bielle ( 4) du mécanisme d'entraîne- ment et accouplée à la première manivelle ( 31) par une au- tre bielle ( 32). 3 Interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rayon (r, R) des manivelles, la longueur 1 de la bielle ( 32) située entre les manivel- les ( 30, 31) et la distance des axes de manivelles ( 29, 8) montés rotatifs, sont calculés de façon que la premiè- re manivelle ( 31) effectue une rotation d'environ 180 , lorsque la seconde manivelle ( 30) passe d'une première posi- tion préférentielle faisant un angle aigu avec la bielle ( 4) du mécanisme d'entraînement à une seconde position préférentielle faisant un angle obtus avec la bielle ( 4) du mécanisme d'entraînement. 4 Interrupteur haute tension selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le vilebrequin ( 8) comporte deux parties ( 19, 20) qui s'appuient sur un disque ( 21) en matière isolante. Interrupteur haute tension selon la reven- dication 4, caractérisé en ce que le disque isolant comporte dans sa zone marginale, sur la face supérieure et la face inférieure, respectivement deux douilles mé- talliques ( 27, 28) en positions diamétralement opposées. 6 Interrupteur haute tension selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, comportant deux mécanis- mes de contact ( 10, 11) fixés au boîtier ( 9) dont les pièces de con-tact mobiles ( 12, 13) sont disposées de fa- çon à pouvoir se déplacer suivant un axe commun, caracté- risé en ce que le vilebrequin ( 8) est relié à un disque excentrique ( 16) qui est accouplé à des éléments d'action- nement des pièces de contact mobiles ( 12, 13) conformées en bielles ( 14, 15) coudées en sens opposé. 7 Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans le cas d'un interrupteur multipolaire comportant au moins deux boîtiers placés chacun sur un support isolant, ainsi qu'au moins deux éléments de transmission du mouvement comportant chacun une première manivelle et une seconde manivelle com- mandée par la première, les premières manivelles sont re- liées dynamiquement au mécanisme d'entraînement.