Brevet FR2667439A1 — publié le 19920403

APPAREIL INTERRUPTEUR POUR L'ALIMENTATION DE CHARGES CAPACITIVES. L' invention concerne un appareil interrupteur multipolaire pour l'alimentation de charges capacitives dans lequel ltétablissement des courants de charge est d'abord effectué à travers des résistances de limitation placées en parallèle sur des interrupteurs principaux encore ouverts, à l'aide d'interrupteurs auxiliaires placés en série avec les résistances, ces interrupteurs principaux étant ensuite fermés à leur tour par un organe de commande ayant provoqué la fermeture précédente. Ces appareils interrupteurs, qui sont notamment utilisés dans des installations où l'on souhaite améliorer le cos phi, peuvent présenter des disfonctionnements en raison d'un certain vieillissement des pièces de contact. Le respect de la séquence de fonctionnement mentionnée ci-dessus est généralement obtenu grâce à l'utilisation d'une pièce de commande qui est reliée à l'armature de l'électro-aimant et actionne simultanément les pièces mobiles de ces interrupteurs. Grâce à des écartements distincts séparant les pièces de contact mobiles des deux jeux d'interrupteurs et les pièces de contact fixes correspondantes, un même mouvement établit d'abord la fermeture des interrupteurs auxiliaires et ensuite celle des interrupteurs principaux qui ne subissent ainsi que l'établissement de courants réduits et, ensuite, une intensité constante correspondant au régime établi. Au moment où, en raison de la désexcitation de l'électroaimant qui est opérée pour découpler la charge capacitive, un mouvement inverse est communiqué à la pièce de commande, les interrupteurs principaux T ouvrent les pre- miers et, comme les interrupteurs auxiliaires sont encore fermés, supportent une coupure pratiquement négligeable. Les interrupteurs auxiliaires supportent ltessentiel de la coupure et, moins bien dimensionnés pour cette fonction, altèrent la durée de vie de l'appareil. Les pièces fixes et mobiles de ces interrupteurs principaux ne se trouvant jamais en régime d'établissement ou d'ouverture à pleine charge, elles ne peuvent bénéficier d'une certaine érosion provoquée par les arcs électriques, et l'on assiste par suite à une augmentation progressive de la pollution des surfaces de contact qui s accompagne d'une augmentation anormale de la résistance de contact et parfois de l'absence de fermeture électrique des pôles principaux. L'augmentation de résistance peut provoquer à son tour une perturbation de l'équilibre thermique de l'appareil interrupteur, en particulier de l'interrupteur auxiliaire et des résistances. L'invention se propose par suite de fournir un appareil interrupteur fonctionnant comme décrit ci-dessus à la fermeture, mais inversant la séquence de commutation des pièces de contact des interrupteurs principaux et auxiliaires lors de l'ouverture, afin d'assurer avec certitude le transfert du passage du courant des interrupteurs auxiliaires aux interrupteurs principaux. Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait que l'organe de commande comprend une première portion dévolue à l'actionnement des interrupteurs principaux et une seconde portion dévolue à l'actionnement des interrupteurs auxiliaires, ces deux portions étant associées à l'aide d'un accouplement débrayable qui, au cours de la mise en circuit de la charge, interrompt cette association en libérant les pièces mobiles des interrupteurs auxiliaires pour permettre leur ouverture et qui, lors de la mise hors circuit de la charge, rétablit cette association lorsque les interrupteurs principaux sont déjà ouverts. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la première portion et la seconde portion sont représentées par des porte-contacts mobiles en matière isolante qui font indifféremment appel aux propriétés élastiques de la matière qui les compose, ou à celles d'une pièce métallique incorporée pour constituer l'accouplement débrayable. Selon un second mode de réalisation destiné à pallier une possible usure de surfaces frottant les unes contre les autres lors d'accouplements et de désaccouplements fréquents, l'accouplement débrayable fait appel à au moins une pièce magnétisable et à un aimant permanent. Enfin, selon une mesure trouvant ses avantages dans l'un ou l'autre de ces deux modes de réalisation, les interrupteurs auxiliaires et le ressort de rappel sont disposés dans un boîtier indépendant du corps d'un appareil contacteur comportant les interrupteurs principaux, un ressort de rappel d'armature, ainsi que l'électro-aimant auquel sera dévolue la fonction d'actionnement des deux types d'interrupteurs. L'invention ainsi que des variantes de réalisation auxquelles elle se prête, seront mieux comprises à la lecture de la description ci-dessous et à l'examen des figures annexées qui l'accompagnent en illustrant A la figure 1, un schéma électrique d'un cir cuit de raccordement d'une charge capacitive à un réseau triphasé, utilisant un appareil selon l'invention ; A la figure 2, une vue schématique des deux systèmes d'interrupteurs au repos A la figure 3, un premier mode de réalisation d'un accouplement amovible mécanique reliant deux porte-contacts disposés dans le prolonge ment l'un de 1 ' autre A la figure 4, un état de l'appareil de commu tation correspondant à une phase de fonctionne ment où les interrupteurs principaux sont fer més, tandis que les interrupteurs auxiliaires sont ouverts ; et A la figure 5, un second mode de réalisation d'un accouplement amovible magnétique reliant deux porte-contacts placés en regard. Un circuit de raccordement 1 d'une charge capacitive 2 formée par trois condensateurs - C1, C2, C3 - à un réseau triphasé - R, S, T - se trouve illustré à la figure 1. Un type d'appareil télécommandé représenté sur cette figure à titre d'exemple pour opérer ce raccordement fait appel, d'une part, à un appareil contacteur électromagnétique 3 ayant dans un boîtier 26 un électro-aimant 4, une armature mobile 5, un ressort de rappel 5' qui tend à placer celle-ci dans une position de repos, et un organe de manoeuvre 6 pouvant être avantageusement constitué par un râteau isolant ou porte-contact sur lequel sont disposées des pièces mobiles d'un jeu d'interrupteurs tripolaires principaux 7, 8, 9 ; d'autre part, un boîtier 11, qui est mécaniquement associé au boîtier 26, comporte un jeu d'interrupteurs auxiliaires 13, 14, 15 qui est actionné par un second organe de manoeuvre 12 pouvant être également réalisé sous la forme d'un râteau ou porte-contact isolant, et se trouvant soumis à l'action d'un ressort de rappel propre 12' dont les effets tendent à ouvrir ces interrupteurs. Les deux organes de manoeuvre, qui sont ici avantageusement mais non nécessairement disposés en alignement, sont attelés l'un à l'autre à l'aide d'un accouplement libérable 20 dont le fonctionnement sera précisé ci-après. Il doit être clair que l'utilisation d'un appareil contacteur n'est ici à prendre en compte que dans le cadre d'un objectif de commande à distance, et que, par suite, des moyens de commande manuelle se substituant à l'électro-aimant pourraient être employés dans un appareil, ayant une même fonction mécanique et électrique, éventuellement regroupée dans un seul boîtier ou coffret adapté à cette fin ; des moyens mécaniques connus pourraient dans ce cas être disposés entre un organe de commande manuelle et un organe de manoeuvre du porte-contact afin de communiquer à celui-ci des mouvements d'ouverture et de fermeture suffisamment rapides. Les interrupteurs auxiliaires 13, 14, 15 sont placés en série avec des résistances de limitation respectives - R1, R2, R3 - chacun de ces montages série étant placé en parallèle sur un interrupteur principal correspondant 9, 8, 7. Chaque résistance R1 peut être scindée en deux résistances série Rla, Rlb placées de part et d'autre de l'interrupteur auxiliaire correspondant 13 ; les résistances qui se trouvent ici placées à l'extérieur des boîtiers 26, 11 sont avantageusement reliées aux bornes externes des interrupteurs à l'aide de leurs conducteurs de raccordement afin que s'opère une bonne dissipation thermique et que le constructeur ne soit pas amené à modifier les boîtiers conventionnels dont il dispose pour recevoir le contacteur et le bloc de contacts auxiliaires, voir figure 1. Dans l'état de repos de l'appareil illustré sur cette figure, les deux jeux de contacts principaux et auxiliaires sont ouverts grâce à l'action des ressorts de rappel. Comme le porte-contact 6 et le porte-contact 12 associés l'un à l'autre à l'aide de l'accouplement 20, qui est actif dans la position de repos, tout mouvement du premier en sens F va provoquer au moment de l'excitation de l'électro-aimant un déplacement simultané du second. Afin que des courants de charge instantanés, qui prendraient des valeurs élevées lors d'un raccordement direct du réseau et de la charge, ne circulent pas dans le circuit d'alimentation principal 21 comprenant les interrupteurs principaux, des courants de charge réduits sont dérivés dans le circuit d'alimentation auxiliaire 22, au moment de cette excitation, grâce à une fermeture préalable des interrupteurs auxiliaires. Cette fermeture, qui est opérée quelques millisecondes avant celle des interrupteurs principaux et qui n'autorise que le passage de courants initiaux réduits à travers les trois résistances, est obtenue grâce à une différence des distances de fermeture propres aux pièces de contact des interrupteurs principaux - e2 - et auxiliaires - el -, ces dernières étant plus réduites. Le résultat recherché s'obtient ici par un choix judicieux des courses des deux porte-contacts, celle - cl du râteau auxiliaire étant rendue inférieure à celle - c2 - du porte-contact principal par l'intervention d'une butée mécanique retenant le premier alors que le second continue sa course, voir figure 2. Cette différence de course est ici exploitée pour que se produise un débrayage automatique de l'accouplement 20 et donc des deux porte-contacts permettant ainsi de libérer le porte-contact auxiliaire et autorisant celui-ci à revenir à sa position de repos lorsque le porte-contact principal a déjà opéré la fermeture des interrupteurs correspondants. Afin que l'appareil complet se retrouve dans un état de repos identique à celui qui était le sien avant l'excitation de ltélectro-aimant, des mesures seront prises pour que le retour en position de repos du portecontact principal rétablisse rapidement l'embrayage de l'accouplement 20 sous le simple effet de son ressort de rappel propre et reconstitue la solidarité originale des deux porte-contacts 6, 12. Un premier type d'accouplement amovible 20, visible à la figure 3 à l'état accouplé lorsque l'appareil complet est au repos, fait appel à des moyens mécaniques simples pouvant être moulés ou surmoulés lors de la fabrication, ou pouvant au contraire faire l'objet d'une association de pièces détachées appropriées. Un prolongement 16 du porte-contact 6 qui traverse une ouverture 27 du boîtier 26 du contacteur et se trouve en saillie par rapport à une face frontale 30 de celui-ci, présente un dégagement 28 dont les bords opposés 24, 24' sont plus étroits à l'entrée que la dimension transversale d'un logement 29 qui lui succède. Le porte-contact 12 du boîtier de contacts auxiliaires 11 comporte pour sa part un prolongement en forme de fourche 19 à branches élastiques 17, 18 dont les extrémités 17', 18' des branches élastiques 17, 18 sont plus larges que la portion qui les précède. L'élasticité de cette fourche, dont la nécessaire raideur peut nécessiter la mise en oeuvre d'une pièce métallique élastique d'appoint 23, lui permet de se dégager du logement lorsqu'une traction longitudinale suffisante est exercée entre les deux porte-contacts, et lui permet de s'engager dans celui-ci lorsqu'une poussée longitudinale est exercée par le porte-contact 6 vers le porte-contact 12. Dans l'état d'association des deux boîtiers, qui peut être obtenu par des griffes 32, 33 présentes sur les faces en regard 30, 31 et dans la position de repos des deux porte-contacts 6, 12, le ressort de rappel 12' a ramené ce dernier contre une butée propre 25' du boîtier 11 en développant une force relativement faible, et le ressort de rappel 5' de l'armature a ramené dans le même sens le porte-contact 6 dans sa position de repos. Lorsque le porte-contact 6 se déplace en sens F, à la suite de l'excitation de l'électro-aimant, une première course - cl - qui amène le porte-contact 12 en comprimant le ressort 12' est nécessaire à la fermeture des interrupteurs 13, 14, 15 et à l'établissement d'une pression de contact appropriée. Ce mouvement se prolonge jusqu'au moment où le porte-contact 12 vient s'appuyer et s'arrêter contre une première surface de butée 25 de son boîtier 11, voir figure 2. Comme la course - c2 - du porte-contact principal est choisie pour être supérieure à - cl -, la fourche 19 se dégage du logement 29 et des branches 24, 24' permettant ainsi au ressort de rappel 12' de chasser en sens G le porte-contact 12 contre la butée 25' ; il est clair que le débrayage de l'accouplement 20 et que l'ouverture des interrupteurs auxiliaires qui en résultent ne s'opèrent que lorsque les interrupteurs principaux sont eux-mêmes en cours de fermeture et que la pression de contact de leurs pièces mobiles a déjà atteint une valeur suf fi- sante, voir figure 4. Une désexcitation de l'électro-aimant du contacteur qui permet au porte-contact 6 de revenir vers sa position de repos - en sens G - grâce au ressort de rappel 5' ramène les bords du dégagement 28 au contact de la fourche 19 en communiquant à celle-ci par percussion un pincement transversal qui lui permet de pénétrer avec glissement dans le logement 29, de sorte que l'embrayage de l'accouplement 20 est à nouveau rétabli dans l'attente d'un nouveau cycle de fonctionnement, voir figure 2. Afin que cet accouplement se fasse sans jeu longitudinal, faute de quoi la séquence des fermetures successives des interrupteurs pourrait être altérée, on peut avantageusement disposer dans le logement 29 une plaquette élastique 29' qui confère à la fourche une pénétration et un pincement longitudinal mesurés et donne par suite aux deux porte-contacts des positions relatives précises. Les moyens qui viennent d'être décrits ne donnent toute leur efficacité que si l'allure de la courbe d'attraction de l'électro-aimant a été judicieusement choisie afin que les ralentissements provoqués, d'une part, par la dépense d'énergie nécessaire au débrayage de l'accouplement 20 et, d'autre part, par la compression du ressort 12' ne soient pas trop importants. Par ailleurs, l'énergie développée par la détente du ressort de rappel 5' de l'armature doit être suffisante pour que la pénétration de la fourche dans le logement soit assurée quelle que soit l'orientation que prend l'appareil dans l'espace. Selon un second mode de réalisation de l'accouplement amovible 40, visible à la figure 5, les deux portecontacts 38, 39 sont associés en faisant appel à l'adhérence de pièces magnétisées 37 et magnétisables 36 faisant par exemple appel à une ferrite et à du fer doux. Pour répondre à des impératifs déterminés par des commodités de fabrication ou des réductions de coût technique, on pourra disposer la pièce magnétisable et l'aimant permanent sur l'un ou l'autre des porte-contacts. I1 est essentiel de garantir un effort d'accouplement régulier d'une manoeuvre à 1 ' autre. Ainsi, on peut donner à au moins l'une des pièces 36, 37 la faculté de s'orienter dans l'espace, par exemple en utilisant pour leur maintien des matériaux élastomères, ou en les fixant sur des portions moulées et articulées des ou d'un portecontact. I1 est enfin clair que les positions de repos des deux porte-contacts seront suffisamment voisines pour éviter le contact matériel sur les aimants permanents, tout en assurant une proximité suffisante pour un accouplement magnétique automatique. Les positions des surfaces de butée qui sont nécessaires au décollement des pièces magnétique et magnétisable lors de l'excitation de l'électro-aimant sont ici régies par des considérations analogues à celles qui prévalent par l'accouplement mécanique. D'autres types d'accouplements débrayables peuvent être substitués à ceux qui viennent d'être décrits. Revendications 1. Appareil interrupteur multipolaire pour le raccordement d'un réseau polyphasé à une charge capacitive dans lequel l'établissement des courants de charge est d'abord effectué à travers des résistances de limitation placées respectivement en parallèle sur des interrupteurs principaux encore ouverts lors de la fermeture d'interrupteurs auxiliaires placés respectivement en série avec ces résistances, ces interrupteurs principaux étant ensuite fermés par un organe de commande ayant provoqué la précédente fermeture, caractérisé par le fait que l'organe de commande comprend une première portion (6) dévolue à l'actionnement des interrupteurs principaux (7, 8, 9) et une seconde portion (12) dévolue à l'actionneur des interrupteurs auxiliaires (13, 14, 15), ces deux portions étant associées à l'aide d'un accouplement débrayable (20) dont la liaison est interrompue au cours du mouvement de fermeture de façon à libérer la seconde portion lorsque les interrupteurs principaux sont fermés, et dont la liaison est rétablie au cours du mouvement d'ouverture. 2. Appareil interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à la seconde portion (12) est associé un ressort de rappel propre (12') qui exerce sa force dans le sens de l'ouverture des interrupteurs auxiliaires (13, 14, 15). 3. Appareil interrupteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'accouplement (20) fait appel à des moyens d'encliquetage élastique (24, 24', 29 ; 17, 18) disposés respectivement aux extrémités placées en regard de deux portions (6, 12) alignées constituées par des porte-contacts. 4. Appareil interrupteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'accouplement (40) fait appel à des moyens magnétiques permanents (37), respectivement à une pièce magnétisable (36), disposés respectivement aux extrémités en regard de deux porte-contacts (38, 39) alignés. 5. Appareil interrupteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les deux porte-contacts sont placés à l'intérieur d'un boîtier où la commande des mouvements du porte-contact principal est effectuée par voie manuelle. 6. Appareil interrupteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le porte-contact principal (6) est celui d'un appareil contacteur dont le boîtier (26) reçoit un électro-aimant (4) destiné à sa commande, tandis que le porte-contact auxiliaire (12) appartient à un boîtier auxiliaire (11) pouvant être mécaniquement associé au boîtier du contacteur et contenant le ressort (12'). 7. Appareil interrupteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la distance de fermeture (el) des pièces de contact des interrupteurs auxiliaires est inférieure à celle (e2) des pièces de contact des interrupteurs principaux, tandis que la course (cl) du portecontact auxiliaire (12) est inférieure à celle (c2) du porte-contact principal (6).