Brevet FR2760126A1 — publié le 19980828

L'invention concerne un disjoncteur à haute tension comprenant une résistance de fermeture associée à un mécanisme d'insertion de cette résistance lors de la fermeture du disjoncteur, et plus particulièrement un disjoncteur comprenant une telle résistance et à double mouvement des contacts c'est-àdire dans lequel les contacts permanents et les contacts d'arc sont tous mobiles. Du document de brevet français FR-2612683, on connaît un disjoncteur à haute tension à résistance de fermeture, comprenant dans une enveloppe isolante cylindrique, un équipage mobile selon une direction axiale incluant un premier contact d'arc et un premier contact permanent, un équipage fixe dans l'enveloppe incluant un second contact d'arc et un second contact permanent destinés à coopérer respectivement avec le premier contact d'arc et le premier contact permanent et un mécanisme d'insertion de la résistance agencé de telle façon que lors de la fermeture du disjoncteur, le mécanisme d'insertion relié électriquement à la résistance vient d'abord en contact avec le second contact permanent ce qui insère la résistance de fermeture, puis cette insertion est suivie de la mise en contact du premier contact d'arc avec le second contact d'arc ce qui court-circuite la résistance, puis enfin le premier contact permanent vient en contact avec le second contact permanent ce qui assure le passage du courant. Dans un tel disjoncteur connu, le second contact d'arc et le second contact permanent font partie d'un ensemble fixe et le mécanisme d'insertion de la résistance comprend une couronne semi-mobile par rapport à cet ensemble fixe qui vient s'emboîter sur le second contact permanent de forme tubulaire. La mise en oeuvre d'un tel agencement dans un disjoncteur à double mouvement, c'est-à-dire avec deux équipages mobiles, conduit à une augmentation du diamètre de l'enveloppe isolante du fait que au moment de la fermeture du disjoncteur, le mécanisme d'insertion de la résistance doit être placé à une distance suffisante, d'une part de l'enveloppe en porcelaine de la chambre de coupure, d'autre part des pièces métalliques centrales du disjoncteur, pour éviter tout amorçage intempestif. Le but de l'invention est de proposer un disjoncteur à mécanisme d'insertion de résistance de fermeture et à double mouvement d'un diamètre le plus réduit possible. A cet effet, I'invention a pour objet un disjoncteur caractérisé à en ce que le mécanisme d'insertion comprend un doigt semi-mobile selon ladite direction axiale par rapport à l'équipage mobile et qui coopère avec une butée reliée au second contact permanent, en ce que le premier contact permanent est porté par un tube coaxial à la résistance ayant une ouverture latérale qui s'étend suivant ladite direction axiale et dans laquelle se déplace le doigt semi-mobile, en ce que le doigt semi-mobile, lors de la fermeture du disjoncteur, est déplacé suivant ladite direction axiale en direction de la butée sous l'action conjointe de la détente d'un ressort et de l'ouverture de mâchoires agencées pour retenir ou libérer le doigt. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en détails et illustré par les dessins suivant. La figure 1 montre de façon schématique en coupe axiale, le disjoncteur selon l'invention en position d'ouverture. La figure 2, montre de façon schématique en coupe axiale, une partie du disjoncteur de la figure 1 dans la position d'ouverture. La figure 3, montre de façon schématique en coupe axiale, une partie du disjoncteur de la figure 1 dans une première position intermédiaire de fermeture. La figure 4, montre de façon schématique en coupe axiale, une partie du disjoncteur de la figure 1 dans une seconde position intermédiaire de fermeture. La figure 5, montre de façon schématique en coupe axiale, une partie du disjoncteur de la figure I dans une troisième position intermédiaire de fermeture. La figure 6, montre de façon schématique en coupe axiale, une partie du disjoncteur de la figure 1 dans sa position finale de fermeture. La figure 7, montre de façon schématique suivant une coupe transversale partielle VII-VII, le disjoncteur de la figure 1. Le disjoncteur représenté partiellement sur les figures comprend une enveloppe isolante extérieure 1 en porcelaine délimitant un volume intérieur 2 rempli d'un gaz diélectrique comme du SF6 sous une pression de quelques bars. Ce disjoncteur est un disjoncteur à double mouvement, c'est-à-dire avec deux équipages mobiles dans l'enveloppe suivant une direction axiale qui coopèrent électriquement ensemble mais l'invention peut s'appliquer aussi à un disjoncteur à simple mouvement c'est-à-dire avec un équipage mobile et un équipage fixe. Ce disjoncteur comprend donc dans l'enveloppe, une résistance de fermeture 3 fixe constituée d'un empilement d'éléments connus, du genre varistances, suivant une direction axiale A dans un support isolant 4 placé à une extrémité du disjoncteur, ici l'extrémité en bas de la figure 1. La résistance de fermeture 3 est en contact avec un bloc métallique 5 sur lequel est fixée une tige métallique 6 qui s'étend axialement dans l'enveloppe vers l'autre extrémité du disjoncteur. La résistance de fermeture 3 et la tige 6 sont placées dans un tube métallique 7 connecté à une première prise de courant non représentée, I'extrémité de ce tube 7 se prolongeant par des doigts 8 et par un autre tube 9, la tige 6 se prolongeant au delà de l'extrémité de ce tube 9. Le premier équipage mobile comprend, en allant du bas vers le haut de la figure 1, un tube 10 coaxial au tube 9 et monté coulissant sur ce tube 9 et en contact avec les doigts 8 de sorte que ce tube 10 est relié à la première prise de courant. Ce tube 10 porte à une extrémité un premier contact permanent 11 et est agencé pour se déplacer suivant la direction axiale A sous l'action d'une tige de commande 12 qui s'étend suivant la direction axiale A. Un premier contact d'arc 13 sous la forme d'une broche creuse est fixé à l'intérieur du tube 10 et s'étend axialement dans celui-ci. Le tube 10 présente une portion tubulaire d'extrémité ayant une ouverture latérale 14 qui s'étend suivant la direction axiale A en direction du second équipage mobile et dans laquelle est logé le mécanisme d'insertion 15 de la résistance. Le second équipage mobile disposé coaxialement au premier équipage mobile comprend, en allant du haut vers le bas de la figure 1, un tube 16 mobile suivant la direction axiale A et relié à une seconde prise de courant (non représentée). Une extrémité du tube 16 porte un second contact permanent 17 destiné à coopérer avec le contact 11 lors de la fermeture du disjoncteur. Cette extrémité du tube 16 porte une buse de soufflage 18 qui est destinée, en position de fermeture du disjoncteur à refermer l'extrémité du tube 10 pour canaliser les gaz. Un second contact d'arc 19 est placé à l'intérieur du tube 16 de telle façon à coopérer avec le premier contact d'arc 13. A noter que le tube 16 est relié à une tige de commande non représentée qui assure le déplacement axial des contacts 17 et 19 en direction des contacts 11 et 13. Le mécanisme d'insertion 15 comprend un ensemble d'éléments essentiellement logés dans l'ouverture latérale du tube 10 ce qui assure une grande compacité au disjoncteur. Plus particulièrement, il comprend un doigt d'insertion 20 semi-mobile par rapport au tube 10, c'est-à-dire ayant une course limitée par rapport à celui-ci. Ce doigt 20 s'étend coaxialement au tube 10 et est monté coulissant dans un tube 21 solidarisé au tube 10 par un premier étrier 22 fixé au tube 10 et par un second étrier 23 fixé aussi au tube 10. Le tube 21 coulisse dans les deux étriers 22 et 23 suivant la direction axiale A. Un ressort 24 est logé dans le fond du tube 21, ce ressort étant contraint en compression pour appuyer sur une extrémité du doigt d'insertion 20 tandis qu'un jeu de mâchoires 25 montées sur ce tube 21 agissent pour retenir ou libérer le doigt 20. Ces mâchoires 25 sont agencées de manière à s'ouvrir sous l'action du déplacement de l'étrier 23 en direction du second équipage mobile lorsqu'il vient en butée contre les mâchoires, c'est-à-dire lors de la fermeture du disjoncteur. Par ailleurs, le tube 21 est prolongé par une pièce semi-mobile 26 suivant la direction axiale par rapport à la tige 6. Cette pièce 26 est montée coulissante sur la tige 6 mais son mouvement le long de la tige 6 est limité par un organe de retenue 27 qui coopère avec deux gorges 28 et 29 dans la tige 6, ces gorges étant espacées axialement l'une de l'autre. Enfin le mécanisme d'insertion 15 comprend une butée 30 solidaire du tube 16 et relié au contact 17 et destinée à coopérer avec le doigt d'insertion 20. Les mâchoires 25 sont contraintes par un ressort (non représenté) de telle façon à se refermer naturellement sur le doigt 20 lorsque le levier 23 n'agit pas sur elles. On comprendra que le doigt 20 est pourvu d'une gorge dans laquelle prennent prise les mâchoires. Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant. Figure 2, le disjoncteur est ouvert. Les premiers contacts 11 et 13 sont séparés des seconds contacts 17 et 19. Le doigt d'insertion 20 est rétracté dans le tube 21. Le ressort 24 est comprimé et exerce une force de poussée sur le doigt 20 qui est immobilisé dans le tube 21 par les mâchoires 25 refermées sur le doigt 20. La pièce 26 est immobilisée par l'action de l'organe 27 dans la gorge 28 de la tige 6. A ce stade, L'étrier 23 est reculé par rapport au mâchoires 25 et n'agit pas sur elles. Figure 3, les deux équipages mobiles se rapprochent l'un de l'autre d'une certaine distance. La pièce 26 reste fixe par l'action de l'organe 27 dans la gorge 28 mais l'étrier 23 se déplace avec le tube 10 et vient en butée contre les mâchoires 25 et agit sur celles-ci de sorte qu'elles s'ouvrent pour libérer le doigt d'insertion 20. Le doigt 20 se déplace suivant la direction axiale A en direction de la butée 30 sous l'action de la détente du ressort 24. A ce stade, le tube 21 du mécanisme d'insertion n'a pas bougé et reste fixe par rapport à la résistance du fait qu'il est retenu par la pièce 26 en prise sur la tige 6. Ceci est rendu possible par le fait que le ressort agissant pour refermer les mâchoires est réglé de telle façon que les mâchoires 25 s'ouvrent avant que l'organe 27 lâche la gorge 28 dans la tige 6. Figure 4, les deux équipages mobiles continuent leur course en se rapprochant l'un de l'autre. L'étrier 23 en butée contre les mâchoires 25 ouvertes entraîne en déplacement le tube 21 et en même temps, I'organe 27 libère la pièce 26 qui coulisse le long de la tige 6. Le doigt 20 se rapproche de la butée 30. Figure 5, les deux équipages mobiles continuent encore à se rapprocher l'un de l'autre. Le mécanisme d'insertion 15 s'est déplacé avec le tube 10. Maintenant le doigt 20 est en contact avec la butée 30 et le courant passe alors par le tube 16, le contact permanent 17, la butée 30, le doigt 20, le tube 21, la pièce 26, la tige 6, le bloc 5 et la résistance 3. La résistance est insérée mais les premiers contacts 11 et 13 sont toujours séparés des seconds contacts 17 et 19. Figure 6, les deux équipages mobiles continuent de se rapprocher l'un de l'autre. Le premier contact d'arc 13 est maintenant relié au second contact d'arc 19 de sorte que le contact entre le doigt 20 et la butée 30 est shunté très rapidement. La résistance 3 est alors court-circuitée. Puis enfin les deux équipages mobiles finissent de se rapprocher l'un de l'autre et le premier contact permanent 11 est relié au second contact permanent 17 ce qui assure le passage du courant. A ce stade, la pièce 26 est immobilisée par l'organe 27 en prise dans la gorge 29 de la tige 6. Le doigt 20, en butée contre la butée 30, est rétracté dans le tube 21, le ressort 24 est comprimé et les mâchoires 25 sont ouvertes. A l'ouverture du disjoncteur, la tige de commande 12 déplace le tube 10 lequel déplace les étriers 22 et 23. Toutefois, le mécanisme d'insertion 15 reste immobilisé du fait que l'organe 27 est en prise dans la gorge 29 de la tige 6. En se déplaçant par rapport au tube 21, L'étrier 23 s'éloigne des mâchoires 25 et vient en butée contre la pièce 26. Les mâchoires 25 se referment alors sur le tube 21 sous l'action du ressort (non représenté) qui les contraint à se refermer naturellement. Le doigt 20 est donc bloqué en translation dans le tube 21 et reste rétracté dans ce tube. Puis le mécanisme d'insertion 15 se déplace avec le tube 10 sous l'action de la tige de commande 12, l'organe de retenue 27 lâchant la gorge 29 de la tige 6 pour retrouver sa position de la figure 2. Durant cette opération d'ouverture, le doigt 20 est donc d'abord séparé de la butée 30 (la résistance n'est donc pas insérée lords de l'ouverture), puis le contact permanent 11 est séparé du contact permanent 17, puis enfin le contact d'arc 13 est séparé du contact d'arc 19. Sur la figure 7, on voit que le doigt 20 est placé coaxialement dans l'ouverture latérale 14 du tube 10. Plus particulièrement, sur cette figure on voit que la portion tubulaire ouverte latéralement du tube 10 a une section transversale en forme de C, L'étrier 23 venant se fixer sur les bords latéraux de l'ouverture 14 dans le tube 10. Cet agencement très compact du mécanisme d'insertion de la résistance permet par conséquent d'obtenir un disjoncteur de faible diamètre. REVENDICATIONS 1/ Un disjoncteur à haute tension à résistance de fermeture (3), comprenant dans une enveloppe isolante cylindrique (1), un premier équipage mobile selon une direction axiale (A) incluant un premier contact d'arc (13) et un premier contact permanent (11), un second équipage incluant un second contact d'arc (19) et un second contact permanent (17) destinés à coopérer respectivement avec le premier contact d'arc et le premier contact permanent et, un mécanisme (15) d'insertion de la résistance agencé de telle façon que lors de la fermeture du disjoncteur, le mécanisme d'insertion relié électriquement à la résistance vient d'abord en contact avec le second contact permanent ce qui insère la résistance de fermeture, puis cette insertion est suivie de la mise en contact du premier contact d'arc avec le second contact d'arc ce qui courtcircuite la résistance, puis enfin le premier contact permanent vient en contact avec le second contact permanent ce qui assure le passage du courant, caractérisé en ce que ce mécanisme d'insertion (15) comprend un doigt semimobile (20) selon ladite direction axiale par rapport à l'équipage mobile et qui coopère avec une butée (30) reliée au second contact permanent, en ce que le premier contact permanent est porté par un tube (10) coaxial à la résistance (3) ayant une ouverture latérale qui s'étend suivant ladite direction axiale et dans laquelle se déplace le doigt semi-mobile, en ce que le doigt semi-mobile, lors de la fermeture du disjoncteur, est déplacé suivant ladite direction axiale en direction de la butée (30) sous l'action conjointe de la détente d'un ressort (24) et de l'ouverture de mâchoires (25) agencées pour retenir ou libérer le doigt (20). 2/ Le disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel le mécanisme d'insertion (15) est agencé de telle façon que lors d'une opération d'ouverture, le doigt semi-mobile (20) est maintenu dans une position rétractée par les mâchoires (25) pour être séparé de la butée (30) avant la séparation des contacts permanents (17,11). 3/ Le disjoncteur selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le second équipage est mobile selon ladite direction axiale.