Brevet FR2609839A1 — publié le 19880722

MECANISME A ACCROCHAGE DE COMMANDE D'UN DISJONCTEUR A TROIS POSITIONS L'invention est relative à un mécanisme de commande d'un appareillage électrique, notamment d'un disjoncteur multipolaire ou d'un interrupteur associé à des fusibles incorporé dans une cellule électrique de distribution, en liaison avec des câbles de raccordement, l'équipage mobile du disjoncteur étant susceptible d'occuper trois positions distinctes stables, à savoir une première position de fermeture des contacts, une deuxième position intermédiaire d'ouverture des contacts, et une troisième position de mise à la terrre dans laquelle les câbles de départs sont connectés électriquement à la terre par l'intermédiaire des contacts mobiles des phases correspondantes, la chaîne cinématique dudit mécanisme comportant: - un système élastique accumulateur d'énergie associé à un organe de transmission rotatif solidaire de l'équipage mobile, - des moyens de commande coopérant avec le système accumulateur d'énergie, pour actionner l'organe de transmission dans l'une des trois positions, la mise à la terre s'effectuant à partir de la deuxième position O intermédiaire, - et des moyens de blocage de l'organe de transmission dans chacune des trois positions du disjoncteur. Un mécanisme du genre mentionné est décrit dans le brevet français 2 500 222 et comprend un ressort unique associé à une genouillère et à une manivelle de commande. Un tel mécanisme du type tumbler convient parfaitement pour des interrupteurs ayant des performances de coupure moyennes, mais n'est pas adapté pour des appareils de performances supérieures, notamment des disjoncteurs. L'objet de l'invention consiste à augmenter la puissance d'un mécanisme de commande, de manière à pouvoir l'utiliser indifféremment dans un interrupteur à fusible ou dans un disjoncteur. Le mécanisme selon l'invention est caractérisé en ce que le système acccumulateur d'énergie comporte un premier ressort agencé entre un premier taquet d'entraînement de l'organe de transmission et un'vilebrequin calé sur un arbre s'étendant parallèlement à l'axe de l'organe de transmission et un deuxième ressort intercalé entre un deuxième taquet d'entraînement de l'organe de transmission et une manivelle de commande de mise à la terre en liaison mécanique avec lesdits moyens de blocage et qu'une plaque de retenue pivotante coopère d'une part avec un verrou de commande d'ouverture par l'intermédiaire d'un verrouillage unidirectionnel, et d'autre part avec le vilebrequin au moyen d'un premier accrochage libéré lors de la course d'ouverture par l'action de détente du premier ressort, faisant suite au déverrouillage du verrou, et d'un deuxième accrochage susceptible d'occuper une position active de verrouillage positif de l'organe de transmission au début de la course de fermeture du vilebrequin et une position inactive de déverrouillage dudiE organe. Le mécanisme selon l'invention est du genre à accrochages particulièrement adapté pour la commande de disjoncteurs à trois positions. La commande manuelle de fermeture s'opère au moyen du vilebrequin ayant une came coopérant avec deux galets angulairement décalés sur la plaque de retenue pour constituer les premier et deuxième accrochages. La plaque de retenue comporte un bec d'encliquetage destiné à verrouiller le premier taquet d'entraînement lorsque le deuxième accrochage se trouve en position active par l'action du vilebrequin. Il en résulte une compression maximum du premier ressort lors de la manoeuvre de fermeture. La chaîne cinématique comprend de plus un dispositif de freinage rendu actif au cours de la course d'ouverture après séparation des contacts pour assurer un blocage temporaire de l'organe de transmission. L'organe de transmission est doté avantageusement d'un galet susceptible de venir en engagement avec un levier escamotable dans une position intermédiaire de la course d'ouverture, le freinage s'opérant au moyen d'un amortisseur hydraulique. Un tel dispositif est particulièrement intéressant lorsque la coupure de l'arc s'effectue par soufflage magnétique au moyen d'un aimant permanent. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 montre une vue en élévation du mécanisme selon l'invention, en position de fermeture du disjoncteur; - les figures 2 et 3 sont des vues identiques à la figure 1, respectivement en position d'ouverture et de mise à la terre; - la figure 4 représente le diagramme temporel de la course d'ouverture du disjoncteur avec la position intermédiaire de freinage. Sur les figures, le mécanisme 10 de commande du type à accrochage sert à actionner l'équipage mobile (non représenté) d'un disjoncteur triphasé à contacts séparables, l'ensemble étant logé dans une cellule électrique de distribution à moyenne tension. L'équipage mobile du disjoncteur peut occuper trois positions distinctes stables, à savoir une position F de fermeture des contacts, une position intermédiaire 0 d'ouverture et d'isolement après séparation des contacts, et une position T de mise à la terre dans laquelle le câble de départ de chaque phase est connecté électriquement à la terre par l'intermédiaire du contact mobile correspondant du disjoncteur. Le mécanisme 10 à acccrochage est agencé entre deux platines 18, , parallèles en matériau métallique et comporte deux ressorts 12, 14, de compression, à accumulation d'énergie, susceptibles de coopérer avec un organe de transmission 16 solidaire du levier d'entraînement de l'équipage mobile. Le ressort inférieur 12 assure la fermeture du disjoncteur, tandis que le ressort supérieur 14 provoque l'ouverture et la mise à la terre. L'organe de transmission 16 est monté à rotation sur un axe 22 transversal entre trois positions (figures 1 à 3) angulairement décalées correspondant aux trois positions F, O et T du disjoncteur. Le guide du ressort inférieur 12 prend appui à l'une des extrémités sur un premier taquet 24 d'entraînement de l'organe de transmission 16, et à l'extrémité opposée sur un maneton d'un vilebrequin de commande de fermeture. Le guide du ressort supérieur est intercalé entre un deuxième taquet d'entraînement de l'organe de transmission et un point d'ancrage situé sur une manivelle 34 de commande de mise à la terre. Le vilebrequin 28 est monté à rotation sur un arbre 36, et présente une arête en forme de came 38 coopérant avec deux galets , 42, fixés à des endroits prédéterminés sur une plaque de retenue 44. Une manivelle 46 de verrouillage est montée à pivotement limité sur un axe 48 pour assurer le blocage de l'organe de transmission 16 dans chacune des positions F, O et T des figures 1 à 3. Un galet 50 de la manivelle de verrouillage 46 est destiné à stopper le mouvement de rotation de l'organe de transmission 16 dans la position O d'ouverture (figure 2), et dans la position T de mise à la terre (figure 3). Entre les positions F de fermeture (figure 1) et O d'ouverture (figure 2) du mécanisme 10, la manivelle de verrouillage 46 reste immobile en appui contre un arrêt 52 qui sert également de butée à l'organe de transmission 16 lorsque ce dernier se trouve en position F de fermeture (figure 1). Une tringle de liaison 54 est agencée avec jeu entre la manivelle 34 de commande de mise à la terre, et la manivelle 46 de verrouillage de l'organe de transmission 16, de manière à autoriser le déplacement en rotation de ce dernier vers la position T de mise à la terre, lorsque la manivelle 34 est actionnée dans le sens horaire autour de son axe 35, à partir de la position O (figure 2) vers la position T (figure 3). L'une des extrémités de la tringle 54 est dotée d'une ouverture 56 oblongue dans laquelle est logé un maneton 58 de la manivelle 34 de mise à la terre. L'extrémité opposée de la tringle 54 porte un axe 60 d'entraînement susceptible de se déplacer dans une rainure 62 curviligne de la manivelle 46 de verrouillage, lors du passage de la position O d'ouverture vers la position T de mise à la terre, et réciproquement. La plaque de retenue 44 est montée à pivotement sur un axe 64 intermédiaire, et est équipée d'un bec d'accrochage 66 destiné à coopérer avec le premier taquet 24 de l'organe de transmission 16 pendant la course de fermeture manuelle du vilebrequin 28. Un verrou 68 est monté à rotation limité sur un axe 70 et pilote l'ouverture du disjoncteur par déverrouillage de la plaque de retenue 44. Un ressort de rappel (non représenté) sollicite le verrou 68 dans le sens horaire vers la position verrouillée dans laquelle la plaque de retenue 44 est bloquée unidirectionnellement en rotation dans le sens trigonométrique. Le déplacement angulaire du verrou 68 vers la position déverrouillée intervient dans le sens trigonométrique, soit au moyen d'un actionneur 72 de déclenchement automatique piloté par un déclencheur, soit au moyen d'un bouton 74 de commande manuelle d'ouverture. L'actionneur 72 peut être constitué par un relais électromagnétique, un percuteur d'un coupecircuit à fusible, et tout autre auxiliaire de déclenchement. Le verrou 68 comporte une patte 76 d'encliquetage qui coopère en position verrouillé avec un galet 78 situé sur une extension de la plaque de retenue 44. L'axe 64 de pivotement de la plaque de retenue 44 se trouve entre l'organe de transmission 16, et le plan passant par l'arbre 36 du vilebrequin 28, et l'axe 35 de la manivelle 34 de mise à la terre. Un système de freinage, désigné par le repère général 80, comporte un levier 82 coudé escamotable coopérant par l'intermédiaire d'un levier entraîneur 83 avec un amortisseur 84 du type dashpot hydraulique pour freiner temporairement l'organe de transmission 16 durant la course d'ouverture de l'équipage mobile. Les deux leviers 82, 83, sont montés à pivotement limité sur le même axe 86, sur lequel est enfilé d'autre part un ressort de torsion 88 (figure 1) sollicitant le levier 82 escamotable dans le sens horaire, et autorisant'la fermeture du mécanisme 10. Un ressort de rappel (non représenté) est intégré dans l'amortisseur 84 pour assurer le retour du levier 82 escamotable dans la position active médiane (figure 1) après la poussée exercée par le galet 94 de commande de l'organe de transmission 16 dans la position intermédiaire de la course d'ouverture. Le fonctionnement du mécanisme 10 de commande du disjoncteur à trois positions est le suivant: - En position F de fermeture du mécanisme 10, représentée sur la figure 1, l'organe de transmission 16 se trouve en butée contre l'arrêt 52, et y est maintenu de manière stable par la pression du ressort inférieur 12 sur le premier taquet 24 d'entraînement. La patte d'encliquetage 76 du verrou 68 est en position verrouillée sur le galet 78, et empêche toute rotation de la plaque de retenue 44 dans le sens trigonométrique. Le couple exercé sur l'organe de transmission 16 par le ressort supérieur 14 est négligeable par rapport à celui engendré par le ressort inférieur 12, et le vilebrequin est intercalé entre les deux galets 40, 42. L'engagement du vilebrequin 28 contre le galet 42 de la plaque de retenue 44 verrouillée constitue un premier accrochage 92, qui devra être libéré pour l'ouverture du mécanisme 10. L'ouverture du disjoncteur s'effectue au moyen de l'actionneur 72 de déclenchement automatique ou du bouton 74 de commande manuelle, provoquant le pivotement du verrou 68 autour de l'axe dans le sens trigonométrique et le déverrouillage de la plaque de retenue 44. Les flèches sur la figure I indiquent le sens de déplacement des pièces en mouvement au cours de la commande d'ouverture du mécanisme 10. La réaction du ressort inférieur 12 sur le maneton 26 provoque le déplacement en rotation du vilebrequin 28 dans le sens des aiguilles d'une montre, suivi de l'effacement du premier accrochage 92 par pivotement de la plaque de retenue 44 dans le sens trigonométrique. Le ressort inférieur 12 se détend vers la droite, lorsque la came 38 du vilebrequin 28 glisse sur le galet 42, et le couple exercé par le ressort inférieur 12 sur l'organe de transmission 16 diminue progressivement. Lorsque le couple du ressort supérieur 14 l'emporte sur celui du ressort inférieur 12, l'organe de transmission 16 commence à pivoter dans le sens trigonométrique, et est déplacé vers la position O d'ouverture. Pendant la course d'ouverture de l'organe de transmission 16, le galet 94 (voir en pointillé sur figure 1) vient en contact avec le levier 82 d'actionnement du dispositif de freinage 80. La réaction de l'amortisseur 84 sur le levier 82 arrête temporairement le déplacement en rotation de l'organe de transmission 16 dans une position intermédiaire, jusqu'à l'échappement du galet 94. L'organe de transmission 16 redevient alors libre, et la détente du ressort supérieur 14 l'entraîne vers la position O d'ouverture (figure 2). Le blocage temporaire de l'équipage mobile du disjoncteur par le dispositif de freinage 80 intervient après la séparation des contacts, pendant la phase I d'extinction de l'arc (voir figure 4). La longueur de la course AB de l'équipage mobile entre la séparation des contacts, et l'intervention du dispositif de freinage 80 est avantageusement choisie dans une fourchette comprise entre 10 et 20 millimètres, lorsque le disjoncteur est à isolement gazeux et équipé d'un dispositif de soufflage magnétique par rotation de l'arc au moyen d'un aimant permanent. Le rétablissement du milieu diélectrique s'opère pendant la course BO de la phase II après extinction de l'arc et neutralisation du dispositif de freinage 80. La figure 2 représente le mécanisme 10 en position d'ouverture. Le vilebrequin 28 a effectué depuis la position F un demi-tour dans le sens horaire, et l'organe de transmission 16 se trouve en butée stable contre le galet 50 de la manivelle de verrouillage 46. La plaque de retenue 44 est à nouveau verrouillée par le verrou 68, et la position des deux manivelles de verrouillage 46 et de mise à la terre 34 est demeurée inchangée pendant la totalité de la course d'ouverture. La refermeture du disjoncteur à partir de la position O (figure 2) vers la position F (figure 1) intervient manuellement après engagement d'un levier de manoeuvre (non représenté) sur l'arbre 36, entraînant la rotation du vilebrequin 28 dans le sens horaire (voir flèche F sur figure 2). La venue en butée du vilebrequin 28 contre le galet 40 constitue un deuxième accrochage 100 provoquant un pivotement de même sens de la plaque de retenue 44, de manière à assurer un verrouillage positif unidirectionnel de l'organe de transmission 16 par engagement du bec d'accrochage 66 avec le premier taquet 24. La présence de ce verrouillage positif (voir pointillé) 44 persiste pendant toute la course de glissement de la came 38 sur le galet 40, et empêche toute fermeture du disjoncteur. Le ressort inférieur 12 est comprimé au maximum durant cette phase de verrouillage positif. L'effacement du bec d'accrochage 66 s'opère automatiquement lorsque la came 38 échappe au galet 40. La détente du ressort inférieur 12 vers la gauche provoque ensuite la rotation de l'organe de transmission 16 dans le sens horaire, et le mécanisme revient dans la position F de fermeture (figure 1). Durant cette course de fermeture, le galet 94 de l'organe de transmission 16 provoque le recul du levier 82 sans intervention du dispositif de freinage 80. Le ressort de torsion 88 remet ensuite le levier 82 dans sa position active, après passage du galet 94. L'opération de mise à la terre s'effectue manuellement à partir de la position O d'ouverture (figure 2) du mécanisme 10, au moyen d'un organe de manoeuvre (non représenté) faisant pivoter la manivelle 34 de mise à la terre d'un quart de tour dans le sens horaire (voir flèche FT sur figure 2). Le recul de la tringle de liaison 54 vers la droite provoque le basculement de la manivelle de verrouillage 46 dans le sens horaire, autorisant le pivotement dans le sens trigonométrique de l'organe de transmission 16 sous l'action du ressort supérieur 14. La figure 3 montre la position T de mise à la terre du mécanisme 10. Le vilebrequin 28 et la plaque de retenue 44 sont restés immobiles et n'interviennent pas durant cette manoeuvre entre les positions d'ouverture O et de mise à la terre T. Le retour du mécanisme 10 vers la position O d'ouverture de la figure 2, est opéré manuellement par un mouvement inverse de la manivelle 34 (voir flèche OT de la figure 3). REVENDICATIONS 1. Mécanisme de commande d'un appareillage électrique, notamment d'un disjoncteur multipolaire ou d'un interrupteur associé à des fusibles, incorporé dans une cellule électrique de distribution, en liaison avec des câbles de raccordement, l'équipage mobile du disjoncteur étant susceptible d'occuper trois positions distinctes stables, à savoir une première position F de fermeture des contacts, une deuxième position intermédiaire O d'ouverture des contacts, et une troisième position T de mise à la terre dans laquelle les câbles de départs sont connectés électriquement à la terre par l'intermédiaire des contacts mobiles des phases correspondantes, la chaîne cinématique dudit mécanisme (10) comportant: - un système élastique accumulateur d'énergie (12, 14), associé à un organe de transmission (16) rotatif solidaire de l'équipage mobile, - des moyens de commande (28, 68, 72, 74, 34) coopérant avec le système accumulateur d'énergie (12, 14), pour actionner l'organe de transmission (16) dans l'une des trois positions, la mise à la terre s'effectuant à partir de la deuxième position O intermédiaire, - et des moyens de blocage (46, 50, 52) de l'organe de transmission (16) dans chacune des trois positions F, O, T, du disjoncteur, caractérisé en ce que le système accumulateur d'énergie comporte un premier ressort (12) agencé entre un premier taquet (24) d'entraînement de l'organe de transmission (16), et un vilebrequin (28) calé sur un arbre (36) s'étendant parallèlement à l'axe (22) de l'organe de transmission (16), et un deuxième ressort (14) intercalé entre un deuxième taquet (30) d'entraînement de l'organe de transmission (16) et une manivelle (34) de commande de mise à la terre en liaison mécanique avec lesdits moyens de blocage et qu'une plaque de retenue (44) pivotante coopère d'une part avec un verrou (68) de commande d'ouverture par l'intermédiaire d'un verrouillage unidirectionnel (76, 78), et d'autre part avec le vilebrequin (28) au moyen d'un premier accrochage (92) libéré lors de la course d'ouverture par l'action de détente du premier ressort (12) faisant suite-.au déverrouillage du verrou (68) et d'un deuxième accrochage (100) susceptible d'occuper une position active de verrouillage positif de l'organe de transmission (16) au début de la course de fermeture du vilebrequin (28), et une position inactive de déverrouillage dudit organe (16). 2. Mécanisme de commande d'un disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de retenue (44) est montée à pivotement limité sur un axe (64) agencé à l'intérieur d'un quadrilatère dont les sommets correspondent aux emplacements de l'axe (70) du verrou (68), de l'axe (35) de la manivelle (34) de commande de mise à la terre, de l'arbre (36) du vilebrequin (38), et de l'axe (22) de pivotement de l'organe de transmission (16). 3. Mécanisme de commande d'un disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le vilebrequin (28) est équipé d'une came (38) de commande coopérant avec deux galets (40, 42) angulairement décalés sur la plaque de retenue (44) pour constituer lesdits premier et deuxième accrochages (92, 100). 4. Mécanisme de commande d'un disjoncteur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la plaque de retenue (44) comporte un bec d'encliquetage (66) destiné à verrouiller le premier taquet (24) d'entraînement, lorsque le deuxième accrochage (100) se trouve en position active par l'action du vilebrequin (28). 5. Mécanisme de commande d'un disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chaîne cinématique comprend de plus un dispositif de freinage (80) rendu actif pendant la course d'ouverture après séparation des contacts pour assurer un blocage temporaire de l'organe de transmission (16), et que le verrou (68) de commande d'ouverture est piloté, soit par un actionneur (72) de déclenchement automatique, soit par un bouton (74) de commande manuelle. 6. Mécanisme de commande d'un disjoncteur selon la revendication , caractérisé en ce que le dispositif de freinage (80) est doté d'un levier (82) escamotable coopérant avec un amortisseur (84) hydraulique, et que l'organe de transmission (16) comporte un galet (94) susceptible de venir en engagement avec ledit levier (82) dans une position intermédiaire de la course d'ouverture dudit organe (16). 7. Mécanisme de commande d'un disjoncteur selon l'une des revendications1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de blocage de l'organe de transmission (16) dans chacune des trois positions F, O, et T du disjoncteur comportent une manivelle (46) de verrouillage reliée avec jeu avec la manivelle (34) de commande de mise à -la terre par l'intermédiaire d'une tringle de liaison (54) susceptible d'actionner ladite manivelle de verrouillage entre une première position de blocage en positions F de fermeture et O d'ouverture du mécanisme, et une deuxième position de blocage en position T de mise à la terre.