Brevet FR2786606A1 — publié le 20000602

L'invention porte sur un mécanisme pour insérer une résistance dans un interrupteur électrique lors d'une manoeuvre de fermeture de celui-ci de façon à limiter les effets des courants capacitifs présents sur la ligne de 5 l'interrupteur. Plus particulièrement, l'invention porte sur un mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture pour un disjoncteur blindé haute tension. Ce type d'interrupteur comprend une enveloppe métallique qui s'étend suivant une direction axiale, généralement en tôle d'aluminium, remplie10 d'un gaz diélectrique dans laquelle sont montés deux équipages de contacts mobiles suivant la direction axiale, chaque équipage de contacts incluant un contact de courant permanent et un contact d'arc. Un des deux équipage de contacts est semi-mobile en ce sens que son déplacement15 suivant la direction axiale est coordonné avec le déplacement de l'autre équipage de contacts par l'intermédiaire d'un embiellage ou système de renvoi de mouvement. Pour équiper ce type d'interrupteur d'un mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture en20 modifiant le moins possible la structure de la chambre de coupure de l'interrupteur, on prévoie de prolonger le contact d'arc semi-mobile d'une tige métallique qui s'étend suivant la direction axiale entre ce contact d'arc et la résistance.25 Un tel mécanisme connu comprend un tube métallique coaxial à la tige et coulissant en contact électrique sur celle-ci et dont une extrémité vient s'embrocher sur une borne conductrice de l'interrupteur pour court-circuiter la résistance. L'extrémité du tube venant s'embrocher sur la30 borne conductrice est formée d'une couronne de doigts flexibles. Un ressort est disposé entre un premier épaulement prévu sur la tige et un second épaulement prévu sur le tube de façon à être comprimé lors d'une première phase d'une manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur et35 exercer, lors d'une seconde phase de la manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur subséquente à la première phase, une force de rappel sur le tube pour le déplacer suivant ladite direction afin de le séparer de ladite borne. Quand l'interrupteur est fermé, la couronne de doigts du tube métallique est embrochée sur la borne conductrice qui5 est normalement reliée à une prise de l'interrupteur. Lors d'une opération d'ouverture, il est important que la couronne de doigts du tube métallique ne se débroche pas de la borne conductrice avant la séparation complète des contacts de l'interrupteur. C'est pourquoi, le mécanisme10 d'insertion de la résistance est conçu pour que l'effort du ressort comprimé reste toujours inférieur à l'effort de débrochage du tube, le débrochage de ce dernier se faisant par la mise en butée suivant la direction axiale de la tige du contact semi-mobile contre le tube métallique.15 Outre le fait que la maîtrise de l'effort au niveau des doigts flexibles du tube métallique est délicate, l'usure dans le temps de ces doigts conduit à une perte de fiabilité du mécanisme d'insertion de la résistance de fermeture.20 Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture pour un interrupteur électrique comprenant un contact d'arc semi-25 mobile suivant une direction axiale qui est solidaire d'une tige métallique qui s'étend suivant cette direction entre le contact d'arc et la résistance, ce mécanisme comprenant un tube métallique coaxial à la tige et coulissant en contact électrique sur celle-ci et dont une extrémité vient s'embrocher sur une borne conductrice de l'interrupteur pour court- circuiter la résistance, un ressort disposé entre un premier épaulement prévu sur la tige et un second épaulement prévu sur le tube de façon à être comprimé lors d'une première phase d'une manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur35 et exercer, lors d'une seconde phase de la manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur subséquente à la première phase, une force de rappel sur le tube pour le déplacer suivant ladite direction afin de le séparer de ladite borne, caractérisé en ce que le mécanisme comprend en outre un système avec au moins une bille qui verrouille le tube en 5 déplacement selon ladite direction lors de la première phase d'ouverture et qui s'escamote lors de la seconde phase d'ouverture afin de libérer ledit tube en déplacement suivant ladite direction. Le mécanisme d'insertion d'un résistance de fermeture selon l'invention est décrit ci-après en détail et illustré sur les dessins. Les figures 1 à 4 montrent de façon très schématique le mécanisme d'insertion de la résistance lors de différentes phases d'une manoeuvre d'ouverture de15 l'interrupteur. Les figures 5 à 7 montrent de façon très schématique le mécanisme d'insertion de la résistance lors de différentes phases d'une manoeuvre de fermeture de l'interrupteur.20 Le mécanisme d'insertion d'une résistance selon l'invention est prévu pour équiper notamment un disjoncteur blindé pour haute tension comprenant deux équipages de contacts mobiles l'un par rapport à l'autre suivant une direction axiale A et non représentés à gauche sur les25 figures. Un des équipages est semi-mobile suivant cette direction et comporte un contact d'arc prolongé d'une tige métallique 1 qui s'étend entre le contact d'arc et une résistance de fermeture non représentée à droite sur les figures.30 Le mécanisme d'insertion selon l'invention est disposé en ligne avec la chambre de coupure du disjoncteur et en arrière du contact d'arc semi-mobile. Sur les figures, ce mécanisme comprend un tube métallique 2 qui est coaxial à la tige 1 et monté coulissant sur celle-ci. Le tube 2 est en35 contact électrique avec la tige 1 par l'intermédiaire de contacts glissants 3 entourant la tige 1 et disposés dans un premier alésage 4 du tube 2. L'extrémité du tube 2 qui fait face à la chambre de coupure du disjoncteur porte une couronne de doigts flexibles 5 qui viennent s'embrocher sur une borne conductrice 5' reliée électriquement à une prise5 de courant du disjoncteur. De la gauche vers la droite sur les figures, le tube 2 comporte donc un premier alésage annulaire 4, suivi d'un premier épaulement annulaire 6 s'étendant radialement en direction de l'axe A, suivi d'un second alésage annulaire 710 avec un décrochement 8 revenant vers l'axe A, suivi d'un second épaulement annulaire 9 s'étendant en direction de l'axe A, suivi enfin d'un troisième alésage annulaire 10 dans lequel est prévu une gorge annulaire 11. La tige 1 comporte de la gauche vers la droite, un collier 12 formant un épaulement annulaire qui est placé le long de la tige pour être déplacé entre l'épaulement 6 du tube 2 et le décrochement 8 de celui-ci, suivi d'une gorge annulaire 13 qui est placée le long de la tige pour être déplacée entre l'épaulement 9 et la gorge 11 du tube20 métallique 2. Le bord arrière de la gorge 13 est constitué par l'extrémité en forme de congé d'une pièce tubulaire 14 sensiblement tronconique qui est coaxiale à la tige 1 et qui est disposée entre celle-ci et l'alésage 10 du tube 2. La25 pièce tubulaire 14 comporte un alésage annulaire 15 dont le fond fait face à l'extrémité en forme de congé, cet alésage venant en appui contre un épaulement annulaire 16 d'extrémité de la tige 1. L'épaulement 16 est de préférence constitué par une pièce rapportée facilitant la mise en30 place des différents éléments du mécanisme autour de la tige 1. La tige 1, entre la gorge 13 et l'épaulement 16, présente encore un double décrochement 17 et 18, l'extrémité en forme de congé de la pièce tubulaire 14 coulissant sur la surface du premier décrochement 17 de la tige 1 suivant la direction35 A. Un autre tube 19, fixe suivant la direction A et coaxial à la tige 1, est disposé entre l'alésage 10 et la pièce tubulaire 14. L'extrémité arrière du tube 2 est fermée par une douille 20 traversée de façon coaxiale par le tube 5 19. Des contacts glissants 21 sont disposés entre la douille et le tube 19 pour permettre le passage du courant du tube 2 vers le tube 19 qui est relié électriquement à la résistance. Un premier ressort de compression 22 est disposé entre l'épaulement 12 de la tige 1 et l'épaulement 9 du tube 1. Un second ressort de compression 23 est disposé entre le fond de l'alésage 15 de la pièce tubulaire 14 et l'épaulement 16 de la tige 1. Dans le mécanisme d'insertion de la résistance selon l'invention, le tube 2 est verrouillé en déplacement suivant la direction A par un système à bille(s) 24 escamotable(s). Plus particulièrement, quand le disjoncteur est fermé, chaque bille 24 est engagée dans la gorge 11 du tube 2 et dans un trou 25 du tube 19 qui fait face à cette gorge, la20 bille 24 reposant sur la surface extérieure cylindrique de la pièce tubulaire 14. Sur les figures, une seule bille est représentée mais il faut comprendre que la butée comporte de préférence plusieurs billes réparties sur la circonférence de la gorge annulaire 11 en faisant face à plusieurs trous25 25 également répartis sur la circonférence du tube 19. Lors d'une manoeuvre d'ouverture, la tige 1 est déplacée suivant la direction A de la gauche vers la droite sur les figures et quand la gorge 13 sur la tige 1 fait face au trou 25 dans le tube 19, la bille 24 s'escamote à l'intérieur de la gorge30 13 pour libérer le tube 2 en déplacement suivant la direction A. Il est entendu que le déverrouillage du tube 2 s'effectue seulement après une séparation complète des contacts du disjoncteur correspondant à une certain déplacement de la tige 1. Avec le système à bille(s)35 escamotable(s) selon l'invention, il n'est pas nécessaire de contrôler l'effort qu'exercent les doigts 5 du tube 2 sur la borne 5'. Le débrochage s'effectue lorsque l'épaulement 12 de la tige 1 vient entraîner le tube 2 par l'intermédiaire de l'épaulement 8 sur une course suffisante suivant la direction axiale A. 5 Le fonctionnement du mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture selon l'invention est le suivant. Figure 1, le disjoncteur est fermé. Les doigts 5 sont embrochés sur la borne 5'. La résistance est court-circuitée du fait que le courant passe du contact d'arc semi-mobile10 vers une prise de courant du disjoncteur par l'intermédiaire de la tige 1, des contacts glissants 3, du tube métallique 2, des doits 5 et de la borne conductrice 5'. La bille 24 est engagée dans la gorge 11 du tube 2 et dans un trou 25 du tube 19 ce qui fait que le tube 2 est verrouillé en15 déplacement suivant la direction A. Le ressort 22 est détendu entre les deux épaulements 6 et 9 et le ressort 23 est détendu entre le fond de l'alésage 15 et l'épaulement 16. L'extrémité en forme de congé de la pièce tubulaire 14 est en appui contre l'arrête du décrochement 17 la plus proche de la gorge 13. Lors d'une première phase d'une manoeuvre d'ouverture du disjoncteur, figure 2, la tige 1 recule vers la droite sur la figure ce qui entraîne une compression du ressort 22 entre l'épaulement 12 de la tige 1 et l'épaulement 9 du tube25 2 qui est resté fixe suivant la direction A puisque verrouillé en déplacement par le jeu de la bille 24 en prise dans la gorge 11 et dans le trou 25. Les doigts 5 sont toujours embrochés sur la borne conductrice 5'. En poursuivant son déplacement vers la droite, l'épaulement 1230 de la tige 1 vient en butée contre le bord du décrochement 8 dans le tube 2 en même temps que la gorge 13 de la tige fait face au trou 25 du tube 19. Figure 3, lors d'une seconde phase de cette manoeuvre d'ouverture, le déplacement combiné de la tige 1 et du tube 2 vers la droite force la bille 24 à s'escamoter à l'intérieur de la gorge 13 ce qui déverrouille le tube 2 en déplacement suivant la direction A. A partir de ce moment, les doigts 5 se séparent de la borne conductrice 5' Figure 4, la tige 1 poursuit encore son déplacement suivant la direction A vers la droite sur la figure et le ressort 22 préalablement comprimé se détend et exerce une force de rappel qui tend à déplacer vers la droite le tube 2. Le tube 2 coulisse donc sur la tige 1 jusqu'à ce que l'épaulement 6 arrive en butée contre l'épaulement 12. La course du tube 2 le long de la tige 1 doit être réglée pour10 assurer une isolation électrique entre les doigts 5 et la borne conductrice 5'. Le mécanisme est maintenant prêt pour une opération de fermeture avec insertion de la résistance. Figure 5, lors d'une première phase de la manoeuvre de fermeture, la tige 1 est tirée vers la gauche sur la figure et entraîne dans la même direction le tube 2 par le jeu de l'épaulement 12 de la tige 1 qui vient en butée contre l'épaulement 6 du tube 2. Durant cette manoeuvre, les contacts d'arc du disjoncteur se rapprochent l'un de l'autre en même temps que les doigts 5 se rapprochent de la borne20 5'. Quand l'arc électrique s'établit entre les contacts d'arc, la résistance est insérée du fait que le courant passe par la tige 1, les contacts glissants 3, le tube 2, les contacts glissants 21, le tube 19. Figure 6, le déplacement combiné de la tige 1 et du tube s'est poursuivi et les doigts 5 sont maintenant embrochés sur la borne 5' ce qui court-circuite la résistance puisque le courant passe maintenant par la tige 1, les contacts glissants 3, les doigts 5 et la borne 5' Pendant ce déplacement combiné de la tige 1 et du tube 2, la bille 24 est restée fixe suivant la direction A, car verrouillée dans le trou 25 du tube fixe 19 et dans la gorge 13 de la tige 1. Comme visible sur la figure 6, pendant ce déplacement combiné de la tige 1 et du tube 2, le bord arrière de la gorge 13 constitué par l'extrémité en forme de35 congé de la pièce tubulaire 14 est resté fixe suivant la direction A, ce qui fait que le ressort 23 a été comprimé entre le fond de l'alésage 15 de la pièce tubulaire 14 et l'épaulement 16 de la tige 1. Figure 7, dès que la gorge 11 dans le tube 2 fait face au trou 25 dans le tube fixe 19, la bille 24 peut se dégager de la gorge 13 et s'escamoter à l'intérieur de la gorge 11, déverrouillant ainsi en déplacement la pièce tubulaire 14. Le ressort 23 préalablement comprimé peut donc se détendre et exercer une force de rappel qui entraîne en déplacement la pièce tubulaire 14 vers la gauche. La pièce tubulaire 1410 coulisse par conséquent sous la bille 24 pour maintenir le tube 2 verrouillé en déplacement suivant la direction A de sorte que le mécanisme est prêt pour une nouvelle opération d'ouverture. REVENDICATIONS 1/ Un mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture pour un interrupteur électrique comprenant un contact d'arc semi-mobile suivant une direction axiale (A) qui est solidaire d'une tige métallique (1) qui s'étend suivant cette direction entre le contact d'arc et la résistance, ce mécanisme comprenant un tube métallique (2) coaxial à la tige et coulissant en contact électrique sur10 celle-ci et dont une extrémité (5) vient s'embrocher sur une borne conductrice (5') de l'interrupteur pour court- circuiter la résistance, un ressort (22) disposé entre un premier épaulement (12) prévu sur la tige et un second épaulement (9) prévu sur le tube de façon à être comprimé lors d'une première phase d'une manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur et exercer, lors d'une seconde phase de la manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur subséquente à la première phase, une force de rappel sur le tube pour le déplacer suivant ladite direction afin de le séparer de20 ladite borne, caractérisé en ce que le mécanisme comprend en outre un système avec au moins une bille (24) qui verrouille le tube en déplacement selon ladite direction lors de la première phase d'ouverture et qui s'escamote lors de la seconde phase d'ouverture afin de libérer ledit tube en25 déplacement suivant ladite direction. 2/ Le mécanisme selon la revendication 1, dans lequel le système à bille(s) comprend une première gorge (11) prévue sur le tube, une première pièce tubulaire (19) qui30 est fixe suivant ladite direction et qui est disposée de façon coaxiale au tube entre celui-ci et la tige, un trou (25) dans ladite pièce tubulaire qui fait face à la première gorge en position de fermeture de l'interrupteur, une bille (24) s'engageant dans ladite gorge et dans le trou pour verrouiller le tube en déplacement selon ladite direction lors de la première phase d'ouverture, le système à bille(s) comprenant en outre une seconde gorge (13) qui est prévue sur la tige et dans laquelle s'escamote ladite bille lors de la seconde phase d'ouverture. 3/ Le mécanisme selon la revendication 2, dans lequel la seconde gorge (13) prévue sur la tige comporte un bord coulissant suivant ladite direction, ce bord étant constitué par une seconde pièce tubulaire (14) coaxiale à la tige et qui coulisse le long de la tige, un second ressort (23)10 étant disposé entre un troisième épaulement (15) prévu sur ladite seconde pièce tubulaire et un quatrième épaulement (16) prévu sur la tige pour être comprimé lors d'une première phase d'une opération de fermeture de l'interrupteur jusqu'à ce que la première gorge prévue sur15 le tube métallique se présente face au trou prévu sur la première pièce tubulaire, la force de rappel exercée par le second ressort servant à engager la bille dans ledit trou de la première pièce tubulaire et ladite gorge du tube métallique et à déplacer ladite seconde pièce tubulaire20 suivant la direction axiale.