Brevet FR2542142A1 — publié le 19840907

Il N 1 TERRUPTEUR OU DISJONCTEUR A PINCES D'EMBROCHAGE PERFEC- TIONNEES L'invention est relative à un appareillage électrique de coupure, notamment un disjoncteur ou un interrupteur dé- brochable, comprenant par pôle une paire de prises de cou- rant reliées électriquement aux contacts séparables, et Une paire de pinces d'embrochage agencées aux extrémités des prises pour coopérer avec des plages de contact fixes alignées avec les pinces selon la direction d'embrochage, chaque pince étant munie d'un support conducteur fixé à la face terminale de la prise correspondante, et au moins d'une paire de doigts de contact élémentaires associeés à un moyen élastique d'autoserrage. Le comportement d'un disjoncteur à haute tension débrocha- ble doit satisfaire à différentes exigences d'endurance électrique et mécanique L'influence prépondérante des forces électrodynamiques doit notamment être pris en con- sidération pour les disjoncteurs à hautes performances Il est classique d'équiper le châssis support du disjoncteur dé- brochable au moyen d'un système de crantage et/ou d'ancrage destiné à s'opposer aux efforts mécaniques dûs aux forces électrodynamiques, de manière à éviter le recul du chariot de sectionnement La demande de brevet français 83 00165, déposée le 5-1-1983 par la demanderesse, fait également connaître une liaison mécanique rigide des pôles d'un dis- joncteur En position embrochée, les pinces d'embrochage agencées aux extrémités des prises de courant de chaque pole restent néanmoins sous 11 influence d'efforts méca- niques résultant de la composante verticale des efforts électrodynamiques qui tendent à soulever la pince et la prise de courant associée. Un premier but de la présente invention consiste à amélio- rer la tenue mecanique en position embrochée d'un disjonc- teur à hautes performances soumis a l'influence de forces électrodynamiques importantes. Le disjoncteur selon l'invention est caracterise en ce que les doigts de contact;constitutifs de chaque pince sont montés sur le support fixe conducteur au m Toyen d'une liai- son mécanique autorisant en position débrochée un mouve:ent relatif des doigts par rapport à la direction d embrochage et que le support est équipé d'organes de guidage coopérant avec des moyens de positiennement conjugués pour verrouiller n position embrochée la pince dans toutes les directions autres que la direction d'embrochageo Les organes de guidage comportent au moins une glissière fixe agencée d:un rmme côté de la pince et présentant un profil en U qu I délimite un couloir de guidage longitudinal juxtaposé avec la zone d'embrochage ménagée entre les doigts de contact élémentaires de la pince Les moyens de posi- tionnement sont avantageusement formés par la plage de con- tact associée dont le bord pénètre dans le couloir de gui- dage de la glissière pendant la course d'embrochage Chaque glissière est isolée et ne sert pas au passage du courant. Le support conducteur de la pince présente une structure en T comprenant une embase destinée à etre fixée à la face terminale de la prise de courant selon deux orientations distinctes correspondant respectivement à un embrochage horizontal ou vertical de la pince sur une plage de contact disposée à plat ou de chant, et une branche centrale por- tant les doigts de contact élémentaires de la pince et la glissière de guidage en U, cette dernière étant solidarisée à la face la plus étroite de la branche. On remarque qu'en position embrochée du disjoncteur, l'en- gagement de la plage de contact fixe dans la glissière con- stitue une liaison mécanique efficace au niveau de chaque pince d'embrochage des différents pôles L'effet de blocage de la pince peut être renforcé en prévoyant deux glissières symétriques encadrant latéralement le pince et séparées l'une de l'autre par un intervalle correspondant au jeu près à la largeur de la plage de contact. Un autre but de l'invention consiste à améliorer les performances électriquesdu disjoncteur, dont chaque pôle comporte une enveloppe étanche remplie de gaz isolant SF 6 et renfermant des contacts séparables et un dispositif à autosoufflage. Selon une caractéristique de l'invention, le contact d'arc fixe est creux, et un radiateur de refroidissement des gaz ionisés est agencé dans la zone supérieure de l'enveloppe étanche entre ledit contact d'arc et le couvercle en forme de cloche Le radiateur est avantageusement fixé par une vis dans un insert du couvercle Les gaz ionisés s'échap- pant par le contact d'arc fixe sont ainsi efficacement re- froidis, de manière à éviter un éventuel reclaquage dans la zone d'arc. Selon une autre caractéristique de l'invention, le contact principal fixe est équipé d'un organe écarteur isolant situé en un endroit prédéterminé de la trajectoire du con- tact mobile pivotant, de manière à provoquer pendant la course de fermeture un écartement préalable des doigts de contact de la pince avant l'insertion définitive des doigts sur le contact fixe principal. La présence de l'organe écarteur isolant évite le freinage et un éventuel rebondissement du contact principal mobile dûs aux efforts électrodyna- miques pendant la fermeture du disjoncteur Dans le cas d'un contact mobile principal à pinces multiples, il autorise la venue en contact simultanée des pinces avec les doigts du contact principal fixe. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un pôle de disjoncteur selon l'invention; les figures 2 et 3 sont des vues partielles à échelle agrandie de la fig 1, montrant respectivement en coupe et en plan une pince d'embrochage selon l'invention; les figures 4 et 5 représentent des vues de profil de la fig 2, respectivement en positions débrochée et embrochée; la figure 6 est une vue analogue à la fig 2 montrant urn variante de réalisation; la figure 7 est une vue de profil de la fig 6 en posi- tion embrochée de la pince; la figure 8 montre, à échelle agrandie, un détail de réa- lisation des contacts principaux de la fig 1. L'invention est décrite par la suite comme étant appliquée à un pôle d'un disjoncteur débrochable à autosoufflage du type décrit dans les demandes de brevets français Nos. 2 496 334 et 2 441 916 de la demanderesse Sur la fig 1, on reconnaît le circuit principal 10 de passage du courant nominal, le circuit auxiliaire 12 de shuntage pour la cou- pure de l'arc, le mécanisme 14 de commande de l'équipage mobile et l'enveloppe 16 étanche de forme cylindrique allongée, remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre. Une paire de traversées 18, 20 d'embrochage est constituée par une prise de courant supérieure 22 et une prise de cou- rant inférieure 24 s'étendant perpendiculairement à l'axe de l'enveloppe 16 L'extrémité de chaque prise 22, 24 est munie d'une pince-d'embrochage 26 a, 26 b coopérant lors de l'insertion du disjoncteur avec une plage de contact 28 a, 28 b fixe pour le raccordement à un jeu de barre ou à un départ. Le circuit principal 10 et le circuit auxiliaire 12 d'arc sont connectés en parallèle aux prises de courant 22, 24 à l'intérieur de l'enveloppe 16 Le circuit principal 10 2542 1 42 s'étend suivant une trajectoire rectiligne la plus courte entre les deux prises 22, 24, et le circuit auxiliaire 12 est disposé parallèlement et à faible distance du circuit principal 10 La zone de séparation des contacts princi- paux 30, 32 à l'intérieur de l'enveloppe 16 est nettement espacée de la zone de séparation des contacts d'arc 34,36 pour éviter une interaction des coupures principale et auxili aire. ii Les pinces d' embrochage 26 a, 26 b de chaque pôle présentent des structures identiques, et seule l'une d'elles sera dé- crite en détail par la suite en référence aux figures 2 a La pince 26 a est formée par au moins une paire de doigts de contacts 37 montés avec un certain jeu sur un support 38 conducteur en forme de T dont l'embase 40 est fixée à la face terminale de la prise de courant 22 par deux vis de Fixation 42 Les doigts de contacts 37 de chaque paire se trouvent en porte à faux sur les faces opposées de la branche 39 centrale perpendiculaire à l' embase 40 du sup- port 38 fixe Deux ressorts 44 de compression prennent ap- pui sur les faces extérieures des deux contacts 37 solli- cités élastiquement l'un vers l'autre jusqu'à un écartement minimum d (fig 2 et 4) déterminé par une butée 46 inter- calaire logée entre les faces internes des doigts de con- tacts 37 La pince 26 à est agencée horizontalement et com- porte à titre d'exemple deux paires de contact 37 paral- lèles et juxtaposées transversalement sur la branche 39 centrale du support 38, mais il est entendu qu'un nombre différent de paires de contact 37 peut être utilise en fonction du calibre choisi L'entrée 48 de la pince 26 a d'embrochage est évasée pour faciliter son insertion (flèche F, fig 1) par translation sur la plage de contact 28 a fixe Une telle pince-d'embrochage est bien connue des spécialistes. Selon l'invention, la pince d'embrochage 26 a (fig 1 à 5) horizontale comporte une paire de glissières 50, 52 laté- rales de guidage en forme d'étriers en U, disposées hori- zontalement de part et d'autre des doigts de contact 37. Les glissières 50, 52 symétriques par rapport au plan médian du support 38 sont solidarisées à ce dernier par des vis de fixation 54 introduites dans les chants opposes de la branche centrale 39 L'écartement l transversal ménagé entre les âmes parallèles des deux glissières 50,52, et la distance k 2 séparant verticalement les ailes recour- bées du U de chaque glissière sont légèrement supérieures aux dimensions de la plage de contact 28 a horizontale (fig 5), L'étrier des glissières 50, 52 est réalisé en 1 o matériau métallique, notamment amagnétique, recouvert par un revtecement isolant Les deux glisseières 50, 52 restent fixes par rapport au support 389 tandis que les doigts de contact 37 peuvent s'autocentrer lors de l'embrochageo En position débrochée (fig 1 et 4}) l'écartement d mini- mum entre les doigts de contact 37 constitutifs de chaque paire est inférieure à la distance 12 des ailes de chaque glissière 50, 52. 2 io Au début de la course d'embrochage, les deux glissières 50, 52 de guidage s'engagent sur les flancs opposés de la plage de contact 28 a horizontale pour assurer un autocen- trage préalable de la pince 26 a dans la direction d'embro- chage L'écartement des doigts de contact 37 à l'encontre de l'action de compression des ressorts 44 s'opère ensuite au cours de la course poursuivie d'embrochage En position embrochée (fig 5) de la pince 26 a, la plage de contact 28 a est emprisonnée entre les deux glissières 50, 52 Les efforts mécaniques dûs a Lx forces électrodynamiques ou à des chocs extérieurs sont encaissés par les glissières 50, 52 fixes et la pince 26 a reste immobile grâce à son blo- cage dans les directions transversale et verticale. En référence aux figures 6 et 7, l'orientation de la pince d'embrochage 26 a est différente de celle du dispositif des fig 1 à 5, grâce à un pivotement de 90 degrés de l'ensem- ble pince 26 a et glissières 50, 52 La pince 26 a s'étend dans un plan vertical et coopère lors de l'embrochage avec 25421 42 une plage de contact 28 a verticale La présence des glis- sières supérieure 50 et inférieure 52 assure d'une manière similaire l'autocentrage de la pince et son blocage en po- sition embrochée, et empêche le soulèvement du disjoncteur sous l'action d'efforts électrodynamiques importants Elle empêche également-les déplacements latéraux dûs aux efforts électrodynamiques entre phases. L'influence de ces efforts électrodynamiques proportion- nels au courant est d'autant plus importante pour les dis- joncteurs à fortes performances ayant un pouvoir de coupure élevé. Selon une autre caractéristique de l'invention, la coupure de l'arc par le circuit auxiliaire 12 est améliorée grâce à la présence d'un radiateur 60 de refroidissement des gaz ionisés à l'intérieur de l'enveloppe 16 Le radiateur 60 est situé dans la zone supérieure de l'enveloppe 16 étanche en étant solidarisé par une vis 62 dans un insert du cou- vercle 64 (fig 1) Le-couvercle 64 présente une forme en cloche qui délimite un volume amont 66 de logement du radia- teur 60 Ce dernier cst disposé sur le trajet des gaz ioni- sés s'échappant vers le volume 66 amont à travers le con- tact d'arc 34 fixe creux L'action combinée du volume 66 et du radiateur 60 permet d'allonger le trajet des gaz d'échap- pement et de les refroidir efficacement afin de rendre im- possible tout reclaquage entre les contacts d'arc 34, 36. Sur la figure 8 est illustré le système de contacts princi- paux 30, 32 du circuit,10 de la fig 1 Au contact princi- pal fixe 30 est associé un organe écarteur 70 isolant co- opérant avec la pince du contact principal mobile 32, monté à pivotement sur un axe 72 L'organe écarteur 70 fait saillie du contact fixe 30 et est placé le long de la trra- jectoire du contact mobile 32, de manière à provoquer pen- dant la fermeture du disjoncteur un écartement préalable des doigts de contact de la pince avant l'insertion défini- tive des doigts sur le contact fixe 30 principal. e L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre décrit et représenté aux dessins annexes, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante res- tant dans le cadre des équivalences, notamment celle dans -laquelle les glissières de guidage 50, 52 auraient une forme quelconque. 25421 42 REVENDI CATIONS 1 Appareillage électrique de coupure, notamment un dis- joncteur ou un interrupteur débrochable, comprenant par pole une paire de prises de courant reliées électriquement aux contacts séparables, et une paire de pinces d'embro- chage agencées aux extrémités des prises pour coopérer avec des plages de contact fixes alignées avec les pinces selon la direction d'embrochage, chaque pince étant munie d'un support conducteur fixé à la face terminale de la prise correspondante, et au moins d'une paire de doigts de contact élémentaires associés à un moyen élastique d'auto- serrage, caractérisé en ce que les doigts de contact ( 37) constitutifs de chaque pince ( 26 a, 26 b) sont montés sur le support ( 38) fixe conducteur au moyen d'une liaison méca- nique autorisant en position débrochée un mouvement relaî tif des doigts ( 37) par rapport à la direction d'embrochage, et que le support ( 38) est équipé d'organes de guidage co- opérant avec des moyens de positionnement conjugués pour verrouiller en position embrochée la pince dans toutes les directions autres que la direction d'embrochage. 2 Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de guidage s'étendent dans la-direction linéaire d'embrochage et sont agencés pour exercer l'effet de verrouillage de la pince dans un plan perpendiculaire à ladite direction. 3 Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes de guidage comportent au moins une glis- sière ( 50, 52) fixe agencée d'un même côté de la pince ( 26 a, 26 b), et présentant un profil en U qui délimite un couloir de guidage longitudinal juxtaposé avec la zone d'embrochage ménagée entre les doigts de contact ( 37) élé- mentaires de la pince, et que les moyens de positionnement sont formés par la plage de contact ( 28 a, 28 b) associée dont le bord pénètre dans le couloir de guidage de la glis- sière ( 50, 52) pendant la course d'embrochage. 4 Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la glissière ( 50, 52) en U est dotée d'une âme cen- trale solidarisée au support ( 38) par des moyens de fixa- tion ( 54), et de deux ailes parallèles disposées en regard des faces latérales des doigts de contacts ( 37) de la pince. Appareillage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que deux glissières ( 50, 52) encadrent latéralement les doiats de contacts ( 37) en étant symétriques par rap- port au plan médian de la pince ( 26 a, 26 b) et que l'inter- valle de séparation des deux glissières ( 50, 52) corres- pond au jeu près à la largeur de la plage de contact ( 28 a, 28 b). 6 Appareillage selon la revendication 3, 4 ou 5, caracté- risé en ce que le support ( 38) conducteur de la pince ( 26 a, 26 b) présente une structure en U comprenant une embase ( 40) destinée à être fixée à la face terminale de la prise de courant ( 2 ?, 24) selon deux orientations distinctes corres- pondant respectivement à un embrochage horizontal ou ver- tical de-la pince ( 26 a, 26 b) sur une plage de contact ( 28 a, 28 b) disposée à plat ou de chant, et une branche ( 39) cen- trale portant les doigts de contact ( 37) élémentaires de la pince et la glissière ( 50, 52) de guidage en U, cette dernière étant solidarisée à la face la plus étroite de la branche ( 39). 7 Appareillage selon l'une des revendications 3 à 6, ca- ractérisé en ce que la glissière de guidage ( 50, 52) est en matériau métallique, notamment amagnétique, recouvert par un revêtement isolant. 8 Appareillage selon l'une des revendications 1 à 7, compre- nant par p 8 le une enveloppe étanche remplie de gaz isolant à rigidité diélectrique élevée et renfermant les parties ac- tives et un dispositif d'autosoufflage à cylindre et piston de compression du gaz dans un volume pistonnable en communi- cation avec la zone d'arc, agencée entre les contacts d'arc séparables, caractérisé par-le fait que le contact d'arc ( 34) fixe est creux, et qu'un radiateur ( 60) de refroidisse- ment des gaz ionisés est agencé dans la zone supérieure de l'enveloppe ( 16) étanche entre ledit contact d'arc ( 34) et le couvercle ( 64) en forme de cloche. 9 Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le radiateur ( 60) est fixé par une vis ( 62) dans un insert du couvercle ( 64). Appareillage selon l'une des revendications 1 à 9, com- prenant un circuit principal ( 10) de passage du courant nominal doté d'un contact principal fixe et d'un contact principal mobile pivotant en forme de pince, caractérisé en ce que le contact principal fixe ( 30) est équipé d'un or- gane écarteur ( 70) isolant situé en un endroit prédéterminé de la trajectoire du contact mobile ( 32) pivotant, de ma- nière à provoquer pendant la course de fermeture un écarte- ment préalable des doigts de contact de la pince avant l'in- sertion définitive des doigts sur le contact fixe ( 30) prin- cipal.