Brevet FR2735899A1 — publié le 19961227

INTERRUPTEUR AUTO-SECTIONNEUR La présente invention concerne un interrupteur auto- sectionneur à moyenne tension, utilisable jusqu'à 36 kV, avec extensions possibles jusqu'à 72 kV. Cet appareil trouve 5 application dans la réalisation de cellules et postes à moyenne tension, intérieurs ou extérieurs. On appelle interrupteur auto-sectionneur un appareil électrique ayant le pouvoir de couper une intensité nominale, le plus souvent 400, 630 ou 1250 ampères et qui, lorsqu'il est en position ouverte, présente entre ses bornes une excellente tenue diélectrique, au moins égale à celle qui est exigée pour les sectionneurs. L'interrupteur auto- sectionneur de l'invention est dérivé du disjoncteur auto-sectionneur ayant fait l'objet de la demande de brevet européen n 92 401816.1 dont le principe est rappelé maintenant. Un tel disjoncteur auto-sectionneur comprend, pour chaque pôle, un traversée isolante enfermant une ampoule à vide, la traversée comprenant à une première extrémité un20 premier contact relié à une première borne de l'ampoule à vide et à une seconde extrémité un second contact relié à une seconde borne de l'ampoule à vide, les traversées étant fixées à un profilé métallique le long duquel est disposé un arbre de manoeuvre commun aux ampoules à vide et actionné25 par une commande de manoeuvre des ampoules à vide contenu dans un coffret solidaire du profilé, ce dernier étant actionné en rotation pour assurer la fonction sectionnement. Un tel disjoncteur auto-sectionneur permet de remplir les fonctions de coupure du courant et de sectionnement, et, de ce fait, il est équivalent à un disjoncteur encadré par deux sectionneurs. Sa construction est économique, son encombrement réduit, sa maintenance est facilitée par le fait qu'en position de sectionnement, les pôles se trouvent logés dans un tiroir extractible sous tension en toute35 sécurité. L'interrupteur auto-sectionneur de l'invention repose sur deux principes importants: - l'utilisation d'une ampoule à vide de performances réduites, donc de prix de revient relativement faible, - la combinaison des mouvements de coupure par l'ampoule et d'isolement par la rotation des pôles. L'invention a pour objet un interrupteur auto- sectionneur triphasé caractérisé en ce qu'il comprend trois traversées isolantes contenant chacune une ampoule à vide,10 les traversées étant solidaires d'une poutre pouvant pivoter à l'intérieur d'un chassis, les ampoules à vide étant manoeuvrées par l'intermédiaire d'un arbre de commande associé à un mécanisme de manoeuvre, la poutre étant solidaire d'un organe de mise en rotation par ressort à15 passage de point mort, l'ouverture de l'interrupteur se faisant par la manoeuvre successive de l'arbre de commande et de l'organe de mise en rotation de la poutre. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'arbre de commande est du type tire-pousse, le mécanisme de manoeuvre comprenant un électro-aimant. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, l'arbre de commande est un arbre rotatif, le mécanisme de manoeuvre comprenant un électro-aimant. Dans tous les cas, l'électro-aimant est alimenté jusqu'au passage par le point mort de l'organe de mise en rotation à passage de point mort. L'invention est expliquée en détail par la description de deux exemples de réalisation, en référence au dessin annexé dans lequel:30 - la figure 1 représente, en perspective, un interrupteur auto-sectionneur selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, dans lequel la manoeuvre des pôles est assurée par un système de type "tire-pousse", - la figure 2 est une vue partielle en élévation de l'interrupteur auto-sectionneur de la Fig. 1, montrant notamment le système "tire-pousse", - la figure 3 est une vue de face de l'interrupteur auto-sectionneur de la Fig. 1, - la figure 4 est une vue en perspective d'un interrupteur auto- sectionneur selon un second mode de mise en oeuvre de l'invention, dans lequel la manoeuvre des pôles est assurée par un système de type rotatif, - la figure 5 est une vue de face de l'interrupteur de la figure 4. Dans la figure 1, la référence 1 désigne un châssis tubulaire, muni de roulettes 2, destiné à être placé, à la manière d'un tiroir extractible, dans une armoire non représentée. Une poutre horizontale 4 est articulée par ses deux extrémités 4A et 4B à des plaques 5A et 5B fixées au châssis, de manière à pouvoir effectuer un mouvement de rotation de 90 autour de son axe longitudinal. La poutre 4 est au potentiel de la terre. A la poutre 4 sont fixées trois traversées isolantes 7A, 7B et 7C, contenant chacune une ampoule à vide. Chacune de ces traversée constitue un pôle de l'interrupteur. Pour la clarté du dessin, la traversée 7C n'a été représentée que partiellement et en traits tiretés; seule l'ampoule 9B de la traversée 7B a été représentée. Selon une caractéristique de l'invention, l'ampoule à vide est choisie, parmi les25 ampoules du commerce fabriquées économiquement en grande série, en fonction de son aptitude à couper le courant nominal du dispositif dans lequel l'interrupteur est installé, sans se préoccuper de la tenue en tension entre les bornes de l'ampoule. Cette tension est nulle lorsque30 l'ampoule a ses contacts en position fermée. La tenue en tension est assurée par le pivotement des pôles, comme il sera expliqué plus loin. A titre d'exemple, on choisira, pour couper 400 ou 630 ampères sous la tension simple correspondant à un réseau 24 kV, on choisira la moins chère35 et la plus petite des ampoules utilisées habituellement: - pour un recloser 11 kV ou, - pour un contacteur 7,2 kV ou 3,3 kV ou 1 kV. A l'abri de la poutre 4 est disposé un arbre 10 de commande d'ouverture et de fermeture des pôles, qui peut être actionné par rotation ou par translation. Dans l'exemple de la figure 1, cet arbre 10 est un arbre du type "tirepousse", puisqu'il agit en se déplaçant en translation le long de son propre axe, sous l'action d'une bobine d'électro-aimant 12; le mécanisme de commande des pôles est expliqué en référence au pôle 7B: la tige10 mobile 12B de l'ampoule à vide 9B est reliée à une première extrémité d'une bielle métallique 13B articulée autour d'un axe 14B solidaire de la traversée 7B; la seconde extrémité de la bielle 13B est articulée à une première extrémité d'une bielle isolante 15B susceptible de tenir la tension de15 fonctionnement de l'appareil; la seconde extrémité de la bielle isolante 15B est articulée dans une lumière 17B d'une première extrémité d'une équerre métallique 18B dont la seconde extrémité 19B est articulée sur l'arbre de commande 10. L'équerre 18B pivote autour d'un axe 20B solidarisé à la poutre 4. Le déplacement en translation le long de son axe de l'arbre 10 provoque la rotation de l'équerre 18B et ce mouvement est communiqué à la tige de commande 12B par les bielles 15B et 13B. Pour permettre le débattement nécessaire vers le haut de l'arbre 10, il est muni, de part et d'autre des pôles d'articulations 22 et 23 appropriées. On note que l'arbre 10 a de préférence une section rectangulaire dans sa partie comprise entre les articulations, pour permettre la fixation aisée des équerres; de part et d'autre de ces articulations30 il a de préférence une forme circulaire, pour coulisser librement à travers les plaques 5A et 5B. On notera que l'arbre de commande 10 de manoeuvre des ampoules est logé à l'intérieur des articulations de la poutre 4, l'arbre 10 se déplaçant en translation tout à fait35 indépendemment du mouvement de rotation de la poutre 4. Le pôle 7B possède une première prise de courant 24B coopérant avec une arrivée de courant 25B, et une seconde prise de courant 26B coopérant avec une barre 27B. Les autre pôles possèdent les mêmes prises coopérant avec les mêmes éléments homologues. Des capots isolants tels que 29C assurent une isolation entre les pôles. Le fonctionnement de l'interrupteur est le suivant. OUVERTURE Le pôle est dans la configuration de la Fig.1 La bobine de l'électro- aimant 12 est excité, ce qui a pour effet de déplacer l'arbre 10 en translation, provoquant l'ouverture des ampoules à vide. Immédiatement, ou après un délai déterminé, on provoque le pivotement brusque à 90 de la poutre 4, ce qui entraîne le sectionnement des pôles. Dès15 que le passage par le point mort est effectué, au plus tard lorsque le sectionnement est achevé, on cesse l'alimentation de l'éléctro-aimant; sous l'effet de la pression atmosphérique, les ampoules à vide se referment. FERMETURE20 Il suffit de provoquer la rotation de la poutre 4 de , dans le sens opposé à celui de l'ouverture. En variante, la fermeture peut être effectuée par rotation de la poutre, les contacts de l'ampoule à vide restant ouverts. Le courant dans le circuit principal est alors établi à la25 fin de la rotation en fermant les contacts de l'ampoule à vide. On décrit maintenant, en référence aux Fig. 1 à 3, le mécanisme permettant de provoquer la rotation brusque de la poutre 4.30 Une came 30 est solidarisée à la poutre 4 par une tube 31 traversant la plaque SA dans laquelle il peut pivoter librement; on note qu'à l'intérieur de ce tube passe l'arbre de manoeuvre des pôles. On désigne par O la trace de l'axe de rotation de la came 30. La came 30 est articulée à une première extrémité A d'un ressort 30A qui est maintenu comprimé lorsque l'interrupteur est en position fermée. La seconde extrémité B du ressort 30A est fixée à la plaque 5A. Lorsque l'interrupteur est en position fermée, le ressort pousse la came dans le sens tendant à la faire pivoter en sens inverse des aiguilles d'une montre. L'angle entre l'axe AB du ressort 30A et la ligne AO est légèrement inférieur à 180 degrés d'angle. La came est maitenue immobile par un ergot 32 fixé à un écrou 33 déplaçable en translation sur une tige filetée 34 pouvant être entraînée en rotation par un moteur 35; l'écrou 34 est immobilisé en rotation par des glissières 36 et 37; l'ergot coopère avec un premier épaulement 30' de la came, qui est munie d'un second épaulement 30". Le fonctionnement est le suivant: immédiatement après l'ouverture des pôles, ou avec un retard donné, le moteur 35 est actionné en rotation, provoquant le déplacement de l'ergot 32 vers la droite de la Fig.2., ce qui fait tourner la came 30 dans le sens des aiguilles d'une montre. Dès que la ligne AB dépasse passe la20 ligne de point mort, le ressort 30A se détend brusquement et entraîne en rotation rapide la came et tout l'ensemble mobile qui lui est solidaire, c'est-à-dire poutre 4 et pôles. La position sectionnée est représentée en traits tiretés dans la Fig. 2. La fermeture de l'interrupteur se fait en actionnant le moteur en sens inverse du sens utilisé pour l'ouverture; l'ergot, en butée sur l'épaulement 30", entraîne la came dans le sens anti-horaire, jusqu'à passage du point mort,30 avec compression du ressort 30A; après quoi l'ergot est ramené dans la position en butée contre l'ergot 30', prête pour une nouvelle interruption. Les Fig. 4 et 5 illustrent un autre mode d'actionnement des ampoules à vide; dans ces figures, les éléments communs à ces figures et aux figures 1 à 3 ont reçu les mêmes numéros de référence. Les ampoules à vide sont actionnées par un arbre tournant 40; l'équerre 18B est cette fois remplacée par une bielle 41B, le reste du mécanisme de commande étant inchangé. 5 L'arbre 40 est entrainé par une bielle 43 elle-même entraînée en rotation par un arbre 44 déplacé en translation par un électro-aimant 45. On notera que le moteur 35 est muni d'une manivelle 50 permettant la commande manuelle du sectionnement. L'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre décrits et représentés dans lesquels les moyens décrits peuvent être remplacés par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Interrupteur auto-sectionneur triphasé caractérisé en ce qu'il comprend trois traversées isolantes ((7A, 7B, 7C) contenant chacune une ampoule à vide, les traversées étant 5 solidaires d'une poutre (4) pouvant pivoter à l'intérieur d'un chassis (1), les ampoules à vide étant manoeuvrées par l'intermédiaire d'un arbre de commande (10, 40) associé à un mécanisme de manoeuvre (12, 45), la poutre étant solidaire d'un organe (30) de mise en rotation par ressort (30A) à10 passage de point mort, l'ouverture de l'interrupteur se faisant par la manoeuvre successive de l'arbre de commande (10, 40) et de l'organe (30) de mise en rotation de la poutre (4). 2/ Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de commande (10) est du type tire-pousse, le mécanisme de manoeuvre comprenant un électro-aimant (12). 3/ Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de commande est un arbre rotatif (40), le mécanisme de manoeuvre comprenant un électro-aimant (45).20 4/ Interrupteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'électro-aimant ((12, 45) est alimenté jusqu'au passage par le point mort de l'organe (30) de mise en rotation à passage de point mort.