Brevet FR2696869A1 — publié le 19940415

MECANISME POUR SECTIONNEUR DE MISE A LA TERRE L'invention se situe dans le domaine des cellules de protection électrique, par exemple pour la protection d'un transformateur moyenne tension, comprenant un interrupteur ou un disjoncteur disposé en série avec un sectionneur de mise à la terre Elle concerne plus particulièrement le mécanisme d'ouverture et de fermeture du sectionneur, à partir des manoeuvres de l'organe de manoeuvre associé à l'interrupteur. De manière connue, un tel mécanisme est un mécanisme à passage de point mort 1 o susceptible d'être couplé, par l'intermédiaire d'un mécanisme d'interverrouillage, à l'organe de manoeuvre de l'interrupteur associé en série au sectionneur de terre, de sorte que l'organe de manoeuvre de l'interrupteur commande simultanément l'ouverture de l'interrupteur et la fermeture du sectionneur de terre, respectivement la fermeture de l'interrupteur et l'ouverture du sectionneur de terre De manière également connue, le sectionneur de terre comprend un contact fixe relié électriquement à l'interrupteur, et un contact mobile porté par un arbre porte contact rotatif et relié à la terre. Du fait d'un couplage direct entre l'interrupteur et le sectionneur, il peut arriver que le blocage pour une raison quelconque de l'arbre porte contact empêche le fonctionnement de l'interrupteur associé Un tel blocage est particulièrement grave pour l'équipement électrique à protéger si, lors de l'apparition d'une anomalie, il empêche l'ouverture de l'interrupteur. L'invention vise à remédier à l'inconvénient évoqué ci-dessus, en proposant un mécanisme particulièrement fiable et sûr en ce qui concerne la protection électrique assurée par la cellule. Selon l'invention, le mécanisme du sectionneur comprend: un premier mécanisme à passage de point mort activé par les mouvements de l'organe de manoeuvre, et dont le passage du point mort correspond, d'une part à une première position angulaire de l'arbre porte contact lors de la fermeture du sectionneur, et d'autre part à une seconde position angulaire de l'arbre porte contact lors de l'ouverture du sectionneur; et un second mécanisme à passage de point mort activé par les mouvements de l'arbre porte contact, et dont le passage du point mort correspond à une troisième position angulaire de l'arbre porte contact, située entre lesdites première et seconde positions angulaires; le passage du point mort du premier mécanisme précédant, aussi bien à l'ouverture qu'à la fermeture du sectionneur, le passage du point mort du second mécanisme. De préférence, le passage du point mort du premier mécanisme s'effectue sensiblement en fin de course de l'organe de manoeuvre associé à l'interrupteur, et la première position angulaire correspond à la position de l'arbre porte contact en position stable ouverte du sectionneur. 1 o Ainsi, lors de la fermeture du sectionneur, la manoeuvre de l'organe de manoeuvre est dite "indépendante", c'est à dire que l'arbre porte contact rotatif ne se met effectivement en mouvement que lorsque l'organe de manoeuvre est quasiment en fin de course, et que par conséquent l'interrupteur est déjà en position ouverte Au contraire, lors de louverture du sectionneur, la manoeuvre de l'organe de manoeuvre est dite "dépendante", c'est à dire que la mise en mouvement de l'organe de manoeuvre se traduit directement par un mouvement de l'arbre porte contact. Selon un mode particulier de réalisation, ledit premier mécanisme comprend un premier ressort attaché à l'une de ses extrémités à un châssis fixe et à l'autre extrémité à une manivelle qui pivote autour d'un axe fixe et qui coopère d'une part, par l'intermédiaire d'un premier moyen de guidage, avec le mécanisme d'interverrouillage, et d'autre part, par l'intermédiaire d'un second moyen de guidage, avec l'arbre porte contact, le point mort du premier ressort étant établi lorsque ce dernier est aligné avec l'axe de pivotement de la manivelle; le second mécanisme comprend un second ressort attaché à l'une de ses extrémités à un châssis fixe, et à l'autre extrémité à l'arbre porte contact, le point mort du second ressort étant établi lorsque ce dernier est aligné avec l'axe de rotation de l'arbre porte contact. De préférence, ledit premier mécanisme est situé à l'une des extrémités de l'axe de rotation de l'arbre porte contact, tandis que le second mécanisme est situé à l'autre extrémité dudit axe de rotation. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris dans la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement, à titre illustratif, une cellule de protection destinée à recevoir un mécanisme selon l'invention; la figure 2 représente le schéma électrique de la cellule représentée à la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective de l'arbre porte contact du sectionneur équipé d'un mécanisme selon un mode particulier de réalisation de l'invention; les figures 4,5 et 6 sont des vues latérales détaillées de droite d'un mode de réalisation du premier mécanisme associé à l'arbre porte contact de la figure 3, le premier mécanisme étant respectivement représenté en position stable ouvert, puis au passage de 1 o son point mort lors de l'entraînement de l'organe de manoeuvre en vue de la fermeture du sectionneur, et enfin à la fin de l'entraînement de l'organe de manoeuvre pour la fermeture du sectionneur; la figure 7 est une vue latérale détaillée de gauche d'un mode de réalisation du second mécanisme associé à l'arbre porte contact de la figure 3, le second mécanisme étant représenté au passage de son point mort lors de la fermeture du sectionneur; les figures 8 et 9 sont des vues latérales détaillées de droite du premier mécanisme respectivement représenté en position stable fermée, et au passage de son point mort lors de l'entraînement de l'organe de manoeuvre en vue de l'ouverture du sectionneur; la figure 10 est une vue latérale détaillée de gauche du second mécanisme représenté au passage de son point mort lors de l'ouverture du sectionneur; et la figure 11 est une vue latérale détaillée de droite du premier mécanisme représenté à la fin de l'entraînement de l'organe de manoeuvre pour l'ouverture du sectionneur. En référence aux figures 1 et 2, la cellule de protection 1 comporte une arrivée électrique 2 et un départ électrique 6 Branchés en série entre l'arrivée 2 et le départ 3, on trouvera par exemple un interrupteur ou un disjoncteur 3 à trois positions (fermé, ouvert, mis à la terre) à coupure dans du gaz SF 6, un fusible 4 et un sectionneur de terre 5 Le sectionneur 5 comprend de manière classique un contact fixe 8 et un contact mobile rotatif 7 Un mécanisme d'interverrouillage 11 est prévu entre l'organe de manoeuvre 13 de l'interrupteur 3 et le mécanisme d'ouverture et de fermeture du sectionneur 5, de sorte que l'entraînement de l'organe de manoeuvre 13 commande simultanément l'ouverture de l'interrupteur 3 et la fermeture du sectionneur 5, respectivement la fermeture de l'interrupteur 3 et l'ouverture du sectionneur 5 Pour une alimentation triphasée, la cellule de protection 1 comportera trois circuits électriques identiques à celui de la figure 2, disposés en parallèle Une telle cellule de protection est particulièrement bien adaptée pour la protection des transformateurs moyenne tension. La figure 3 illustre un sectionneur triphasé comportant trois contacts fixes 8 a, 8 b et 8 c et trois contacts mobiles 7 a, 7 b et 7 c, ces derniers étant montés sur un arbre porte contact 9, monté à pivotement autour d'un axe 10 De manière connue, le mécanisme d'ouverture et de fermeture du sectionneur est couplé à l'organe de manoeuvre 13 de l'interrupteur 3 par l'intermédiaire d'une tige de verrouillage 11 mobile en translation 1 o dans le sens de sa longueur. L'une des extrémités de la tige 11 porte une bielle 12 articulée sur l'organe de manoeuvre rotatif 13 de l'interrupteur 3, tandis que l'autre extrémité porte un guide lla muni d'une lumière rectiligne 34 disposée parallèlement à la tige 11 et destinée à coopérer avec le mécanisme du sectionneur 5. Selon l'invention, le mécanisme du sectionneur comprend un premier 30 et un second mécanismes à passage de point mort De préférence, les mécanisme de passage à point mort 20 et 30 sont situés de part et d'autre de l'axe 10 de rotation de l'arbre porte contact 9 de façon à équilibrer l'ensemble mobile. Les mécanismes 20 et 30 et leur mode de fonctionnement vont maintenant être décrits en détail en référence aux figures 4 à 11. Le premier mécanisme 30 à passage de point mort illustré aux figures 4 à 6, 8, 9 et 11 est supporté par un châssis fixe 40 a sur lequel est monté l'axe 10 de l'arbre porte contact 9 Le mécanisme 30 comprend une manivelle 32 montée en rotation autour d'un axe 33 porté par un châssis fixe 40 a La manivelle 32 est équipée d'un premier galet 35 qui coopère avec la lumière rectiligne 34 du guide lia, et d'un second galet 36 qui coopère avec une lumière 37 de forme complexe, pratiquée dans la partie 9 a de l'arbre porte contact 9 La manivelle 32 est sollicitée par un ressort de traction 31 ancré, d'une part sur la manivelle 32 au point 31 a, et d'autre part sur le châssis fixe 40 a au point 31 b. En position stable ouverte, illustrée par la figure 4, l'arbre porte contact 9 forme un angle a par rapport à une référence arbitraire fixe, par exemple l'horizontal dans le cas présent. Le second mécanisme 20 à passage de point mort illustré aux figures 7 et 10 comprend un ressort de traction 21 ancré, d'une part au point 21 a sur un renvoi d'angle 9 b solidaire de l'arbre porte contact 9, et d'autre part sur le châssis fixe 40 b au point 21 b. Le fonctionnement va maintenant être décrit en détail Lorsqu'on actionne l'organe de manoeuvre 13 associé à l'interrupteur 3 en vue d'ouvrir l'interrupteur 3 et de fermer le sectionneur 5, (Figure 5, les points 31 a, 33 et 31 b sont alignés), la tige 11 subit un mouvement de translation vertical vers le bas et la lumière 34 associée au guide lla glisse sur le galet 35. L'arbre porte contact 9 reste donc immobile Après une certaine course à vide, l'organe de manoeuvre 13 étant pratiquement en fin de course, l'extrémité de la lumière 34 vient buter sur le galet 35 et entraîne la manivelle 32 en rotation autour de l'axe 33 Le ressort 31 résistant, jusqu'ici, vient prendre sa position de point mort (Figure 5, les points 31 a, 33 et 31 b sont alignés), l'arbre porte contact 9 n'ayant toujours pas bougé du fait du déplacement libre du galet 36 à l'intérieur de la lumière 37 Dès que le ressort 31 a dépassé sa position de point mort, il devient moteur et met l'arbre porte contact 9 en rotation au travers du galet 36 et de la lumière 37 A ce stade, l'organe de manoeuvre 13 est arrivé en fin de course (Figure 6). Au cours de la rotation de l'arbre porte contact 9, le ressort 21 du second mécanisme , résistant jusqu'alors, atteint sa position de point mort (Figure 7, les points 21 a, 33 et 21 b sont alignés) lorsque l'arbre porte contact 9 forme un angle a 3 avec la référence fixe arbitraire, puis devient moteur à son tour Ceci a pour effet d'équilibrer les couples moteur aux deux extrémités de l'axe 10 et d'accélérer la fermeture du sectionneur 5 (Figure 8). La fermeture du sectionneur 5 est dite indépendante, le déplacement de l'arbre porte contact 9 n'étant pas directement couplé à l'entraînement de l'organe de manoeuvre 13, car il est légèrement retardé On comprendra ainsi que tout corps étranger empêchant accidentellement la fermeture du sectionneur 5, ne pourra en aucun cas empêcher l'ouverture de l'interrupteur 3 L'arbre porte contact 9 pouvant être équipé d'un indicateur de position angulaire, il suffira alors de vérifier, avant toute intervention sur l'installation, que le sectionneur 5 est bel et bien fermé. Lorsque l'on actionne l'organe de manoeuvre 13 associé à l'interrupteur 3 en vue de fermer l'interrupteur 3 et d'ouvrir le sectionneur 5, la tige 11 subit un mouvement de translation inverse et entraîne dès le début de sa translation la manivelle 32 et l'arbre porte contact 9 (Figure 9) L'ouverture du sectionneur 5 est dite dépendante, car tout mouvement de l'organe de commande 13 entraîne aussitôt le déplacement de l'arbre porte contact 9 On comprendra ainsi que tout corps étranger empêchant accidentellement l'ouverture du sectionneur 5, empêchera par la même, la fermeture de l'interrupteur 3. Dès que l'arbre porte contact 9 a atteint une position angulaire y (Figure 9), le ressort 31 du mécanisme 30, jusqu'ici résistant, passe par son point mort, puis devient moteur. L'organe de manoeuvre 13 est alors pratiquement en fin de course. Enfin lorsque l'arbre contact 9 arrive à la position angulaire,3 illustrée par la Figure , identique en ce qui concerne l'angle à celle de la Figure 7, le ressort 21 du mécanisme 20, jusqu'ici résistant, passe par son point mort, puis devient moteur à son tour L'arbre porte contact 9 termine alors sa course d'ouverture (Figure 11) pour arriver à nouveau en position stable ouvert (Figure 1). Selon le mode particulier de réalisation décrit ci-dessus, le passage du point mort du ressort 31 lors de la fermeture du sectionneur correspond à la position angulaire a du bras porte contact en position ouvert; cependant, l'homme de métier comprendra facilement que cette caractéristique n'est pas impérative. Par contre, la position angulaire fi du passage du point mort du ressort 21 associé au mécanisme 20 devra toujours se situer entre les positions angulaires a et fi des passages du point mort du ressort 31 associé au mécanisme 30, respectivement à la fermeture et à l'ouverture du sectionneur Ainsi le passage du point mort du mécanisme 30 précède le passage du point mort -du mécanisme 20, quel que soit le sens de la manoeuvre de l'organe de commande 13; de préférence ces trois positions angulaires a et ai et 'y sont plus proches de la position ouverte que de la position fermée. On notera également que dans les positions ouverte (Figure 4) et fermée (Figure 8) du sectionneur, l'irréversibilité est assurée par la forme particulière de la lumière 37 et la position relative de la manivelle 32 et de son galet 36. REVENDICATIONS 1 Mécanisme à passage de point mort pour sectionneur de terre ( 5), destiné à être couplé par l'intermédiaire d'un mécanisme d'interverrouillage ( 11) à l'organe de manoeuvre d'un interrupteur ( 13) associé en série audit sectionneur, de sorte que l'organe de manoeuvre de l'interrupteur commande simultanément l'ouverture de l'interrupteur ( 13) et la fermeture du sectionneur ( 5), respectivement la fermeture de l'interrupteur ( 13) et l'ouverture du sectionneur ( 5), ledit sectionneur comprenant un contact fixe ( 8) relié électriquement à l'interrupteur, et un contact mobile ( 7) porté par un arbre porte contact ( 9) rotatif et relié électriquement à la terre, caractérisé par le fait qu'il comprend: un premier mécanisme ( 30) à passage de point mort activé par les mouvements de l'organe de manoeuvre ( 13), et dont le passage du point mort correspond, d'une part à une première position angulaire (a) de l'arbre porte contact ( 9) lors de la fermeture du sectionneur, et d'autre part à une seconde position angulaire (a) de l'arbre porte contact ( 9) lors de l'ouverture du sectionneur; et un second mécanisme ( 20) à passage de point mort activé par les mouvements de l'arbre porte contact ( 9), et dont le passage du point mort correspond à une troisième position angulaire (a) de l'arbre porte contact, située entre lesdites première et seconde positions angulaires; le passage du point mort du premier mécanisme ( 30) précédant, aussi bien à l'ouverture qu'à la fermeture du sectionneur, le passage du point mort du second mécanisme ( 20). 2 Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le passage du point mort du premier mécanisme ( 30) s'effectue sensiblement en fin de course de l'organe de manoeuvre ( 13). 3 Mécanisme selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite première position (a) correspond à la position de l'arbre porte contact en position stable ouverte du sectionneur. 4 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdites première (a), seconde (a) et troisième ( 13) positions angulaires de l'arbre porte contact ( 9) sont plus proches de la position stable ouverte du sectionneur que de la position stable fermée du sectionneur. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit premier mécanisme ( 30) comprend un premier ressort ( 31) attaché à l'une de ses extrémités à un châssis fixe ( 40 a) et à l'autre extrémité à une manivelle ( 32) qui pivote autour d'un axe fixe ( 33) et qui coopère d'une part, par l'intermédiaire d'un lo premier moyen de guidage ( 34,35), avec le mécanisme d'interverrouillage (lia), et d'autre part, par l'intermédiaire d'un second moyen de guidage ( 36,37), avec l'arbre porte contact ( 9), le point mort du premier ressort ( 31) étant établi lorsque ce dernier est aligné avec l'axe de pivotement de la manivelle ( 32). 6 Mécanisme selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le premier moyen de guidage est constitué par un premier galet ( 35) solidaire de la manivelle ( 32) et par une première lumière ( 34) rectiligne pratiquée dans une tige d'interverrouillage ( 1 la) et que le second moyen de guidage est constitué par un second galet ( 36) solidaire de la manivelle ( 32) et par une seconde lumière ( 37) de forme complexe pratiquée dans l'arbre porte contact ( 9 a). 7 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le second mécanisme ( 20) comprend un second ressort ( 21) attaché à l'une de ses extrémités à un châssis fixe ( 40 b), et à l'autre extrémité à l'arbre porte contact ( 9 b), le point mort du second ressort étant établi lorsque ce dernier est aligné avec l'axe de rotation de l'arbre porte contact ( 9). 8 Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que ledit premier mécanisme ( 30) est situé à l'une des extrémités de l'axe de rotation ( 10) de l'arbre porte contact ( 9), tandis que le second mécanisme ( 20) est situé à l'autre extrémité dudit axe de rotation. 9 Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la forme de la lumière ( 37) et la position relative de la manivelle ( 32) et de son galet ( 36) sont adaptés à assurer l'irréversibilité du mécanisme dans les positions stables ouverte et fermée.