Brevet FR2812124A1 — publié le 20020125

L'invention porte sur un sectionneur pour haute tension comprenant un contact fixe, un contact mobile en translation sur une tige montée rotative autour d'un axe, un arbre de commande rotatif disposé parallèlement à l'axe de rotation de la tige et un mécanisme de manoeuvre couplé à l'arbre de commande et au contact mobile pour déplacer en rotation la tige du contact mobile d'une première position angulaire vers une seconde position angulaire o ladite tige est placée en alignement avec le contact fixe et pour déplacer ensuite en translation le contact mobile sur ladite tige afin d'insérer le contact mobile dans le contact fixe. Un tel sectionneur, du type à couteau, sert plus particulièrement pour la mise à la terre d'un des contacts, par exemple le contact fixe. Dans un tel sectionneur, il est primordial que le mécanisme qui transmet le mouvement de rotation et de translation au contact mobile permette d'assurer une position stable du contact mobile à la fermeture du sectionneur, c'est-à-dire quand les contacts sont insérés l'un dans l'autre. En particulier, le contact mobile ne doit pas pouvoir être dégagé du contact fixe sous l'effet de forces électromagnétiques créées par des courants électriques de très haute intensité ou encore sous l'effet de vibrations que pourrait subir le sectionneur lorsqu'il est soumis au vent ou à un tremblement de terre par exemple. A cet effet, I'invention a pour objet un sectionneur pour haute et très haute tension tel que défini plus haut, caractérisé en ce que ledit mécanisme comprend un levier solidaire en rotation de l'arbre de commande, une bielle articulée entre le levier et le contact mobile et formant avec ledit levier un coude d'angle a qui s'élargit durant la fermeture du sectionneur jusqu'à une valeur butoir supérieure à 180 , et une butée disposée pour bloquer le mouvement dudit levier à la fin de ladite fermeture dans une position stable o l'angle oe est égal à ladite valeur butoir. Cette position stable est atteinte juste après le passage du coude par une position de point mort o le levier et la bielle sont alignés, c'est à dire o a est égal à 180 . Avec une telle construction, le déplacement en translation du contact mobile se termine donc par le passage d'un point mort par une articulation formant un coude, avec une mise en butée juste après ce passage. Au passage du point mort, le contact mobile est en insertion maximale dans le contact fixe, et sa vitesse en translation s'annule pour changer de sens. Ledit contact mobile entame alors un mouvement de désinsertion rapidement bloqué par la mise en butée de l'articulation, ce qui assure une position stable du contact quand le sectionneur est fermé. En effet, d'éventuelles sollicitations accidentelles et relativement modérées sur le levier ou la bielle auront pour effet soit d'appuyer encore plus l'articulation contre sa butée, soit de ramener ladite articulation vers sa position de point mort sans la franchir et ainsi pousser le contact mobile vers sa position d'insertion maximale dans le contact fixe. L'ouverture commandée du sectionneur est réalisée en appliquant une force suffisante sur l'articulation, généralement à partir d'une rotation de l'arbre de commande, afin que ladite articulation puisse franchir sa position de point mort après laquelle le contact mobile se désengage aisément du contact fixe du fait notamment de son propre poids. La force à appliquer pour franchir le point mort est d'autant plus grande que la valeur butoir choisie pour l'angle oa dépasse 180 . Un exemple de réalisation du sectionneur selon l'invention est décrit ci- après en détail et illustré sur les dessins. La figure 1A est un schéma de principe du sectionneur selon l'invention. La figure 1 B est une représentation de principe de différentes positions angulaires (a), (b), (c) du quadrilatère formé par le levier, la bielle et le contact mobile, articulé sur un segment de base fixe joignant l'axe de la tige à l'axe de l'arbre de commande. La figure 2 est une vue schématique en coupe de côté d'un sectionneur selon l'invention. La figure 3 est une vue schématique en coupe de dessus du sectionneur de la figure 2. Figure 1A, le sectionneur à couteau de mise à la terre, à isolation dans l'air, pour haute et très haute tension selon l'invention comprend un contact fixe 1 de mise à la terre qui est généralement creux et en forme de tulipe dans lequel vient s'insérer un contact mobile 2 en forme de tige. Le contact mobile 2 comporte un tronçon cylindrique monté coulissant en translation sur une tige 3 qui elle-même est articulée à une de ses deux extrémités sur un axe fixe 4. L'axe 4 est monté sur un carter du sectionneur plus visible sur les figures 2 et 3. Le contact fixe creux 1 en forme de tulipe comporte un prolongement semi-cylindrique 1' qui s'étend en direction de l'axe 4 et qui sert de butée à un doigt d'extrémité 2' du contact mobile 2 adapté pour s'insérer dans le contact fixe 1. De façon classique, le doigt d'extrémité 2' comprend des couteaux venant s'insérer en butée dans des logements complémentaires ménagés dans le prolongement 1'. La tige 3 et donc le contact mobile 2 sont déplacés suivant un mouvement angulaire autour de l'axe 4 de rotation de la tige, et le contact mobile 2 est ensuite déplace seul suivant un mouvement en translation selon l'axe de la tige 3 par un arbre de commande rotatif 5 qui est disposé parallèlement à l'axe 4. Sur la figure 1A, en position d'ouverture du sectionneur, la tige 3 s'étend horizontalement et le contact mobile 2 (représenté en trait plein) est dans une position rétractée sur la tige 3. En position de fermeture complète du sectionneur, la tige 3 s'étend verticalement en alignement avec le contact fixe 1 et le contact mobile 2 (représenté en traits interrompus) est dans une position avancée sur la tige 3 et est plus particulièrement inséré dans le contact fixe 1. Le déplacement en rotation et en translation du contact mobile 2 est obtenu par un levier 6 ayant une première extrémité solidaire en rotation de l'arbre de commande 5 et une seconde extrémité reliée à une première extrémité d'une bielle 7 par une articulation A. La seconde extrémité de la bielle 7 est reliée au contact mobile 2 par une articulation B. Comme visible sur la figure 1A, la bielle 7 est plus courte que le levier 6 et forme avec celui- ci un coude d'angle oc d'articulation en A, cet angle étant d'environ 30 en position d'ouverture complète du sectionneur. Quand l'arbre de commande 5 entraîne en rotation le levier 6 depuis une position d'ouverture du sectionneur, comme indiqué par la flèche co, le coude d'angle oe s'élargit progressivement jusqu'à ce que les articulations A et B occupent une position représentée par les points A' et B' o la tige 3 et le contact mobile 2 sont disposés verticalement en alignement avec le contact fixe 1. On peut noter que dans le mode de réalisation représenté, une rotation de 90 de la tige 3 est obtenue suite à une rotation co du levier 6, c'est à dire aussi de l'arbre de commande 5, supérieure à 90 . Cette disposition a pour avantage de limiter le couple à fournir par l'arbre de commande. Pendant le pivotement de la tige 3, le contact mobile 2 reste en position rétractée sur ladite tige jusqu'à ce que celle-ci atteigne une position verticale o une butée 1' I'empêche de poursuivre sa rotation. Cette position rétractée s'explique par le fait que pour toute position angulaire de ladite tige pendant sa rotation, la somme des forces exercées sur le contact mobile 2 a une composante dans la direction de l'axe de la tige 3 qui est dirigée vers l'axe 4. En début de rotation, la poussée de la bielle 7 constitue l'essentiel de la composante desdites forces sur l'axe de la tige 3. Cette projection de ladite poussée sur ledit axe diminue au fur et à mesure que l'angle oc augmente, pour devenir faible devant la projection du poids du contact mobile 2 sur le même axe à laquelle s'ajoute une partie du poids de la bielle 7 qui s'applique sur l'articulation B. D'autre part, la rotation de 90 effectuée par le contact mobile 2 dure généralement plus d'une seconde, et la force centrifuge s'exerçant sur ledit contact mobile reste alors inférieure au poids dudit contact (ce qui revient à dire que l'accélération instantanée centrifuge dudit contact reste inférieure à la constante de gravitation). Il en résulte que les forces globales appliquées sur ledit contact 2 ne lui permettent pas de se déplacer sur la tige 3 tant que celle-ci n'est pas bloquée en rotation. Dans le mode préféré de réalisation représenté à la figure 1A, ce blocage est réalisé lorsque la tige 3 arrive en position verticale. La bielle 7 forme alors avec l'axe de la tige 3 un angle 1 de l'ordre de soixante-dix à quatre vingt degrés, de telle sorte que la poussée F exercée par la bielle 7 sur le contact 2 se projète sur ledit axe en une force Fv supérieure en norme au tiers de F pour cette réalisation préférée. Une butée 1' assurant ledit blocage est agencée pour s'appliquer soit sur la tige 3, soit sur le contact mobile 2, soit sur l'axe 4, ou de toute autre manière produisant le même résultat. Dans le mode de réalisation représenté, ladite butée 1' est réalisée par un prolongement semicylindrique du contact fixe 1. Quand la tige 3 arrive en position verticale, le doigt 2' du contact mobile 2 vient appuyer contre ladite butée, ce qui bloque la rotation de la tige 3 tout en assurant la connexion du contact fixe avec le contact mobile. Ce doigt 2' peut glisser en appui contre le prolongement semi- cylindrique qui forme la butée 1'. Le couple exercé par l'arbre de commande 5 est prévu suffisamment élevé pour que poussée F exercée par la bielle 7 sur le contact mobile 2 ait une composante verticale Fv nettement supérieure au poids dudit contact mobile, de façon à déplacer ce dernier jusqu'à son insertion dans le contact fixe 1. Dans un perfectionnement non représenté, une butée d'amortissement est agencée pour ralentir la rotation de la tige 3 juste avant l'appui du doigt 2' sur la butée 1', afin de limiter les contraintes mécaniques exercées sur ces éléments. La translation du contact 2 sur la tige 3 élargit encore le coude d'angle e. En fin d'insertion, ledit coude occupe une position de point mort o le levier 6 et la bielle 7 sont alignés. Pour assurer une position stable du contact mobile 2 dans le contact fixe 1, une butée est disposée pour bloquer le mouvement rotatif du levier 6 juste après le passage du coude par sa position de point mort, l'angle oc étant alors égal à une valeur butoir CCb supérieure à 180 . Après le passage du point mort o cO est égal à 180 , le coude s'ouvre encore généralement d'environ 10 supplémentaires. Dans cette position stable o les articulations A et B occupent respectivement les positions A" et B", on voit sur la figure 1A qu'il est possible que ladite butée soit constituée par une zone de la paroi du contact mobile 2 en contact avec l'articulation A dans la position A". Dans cette position de fermeture du sectionneur avec le coude placé en butée, le contact mobile 2 est bloqué en translation. Le poids dudit contact mobile, de même que les forces électromagnétiques qui tendent à séparer les contacts 1 et 2, n'ont pas d'effet sur la commande du sectionneur. Ainsi, I'arbre de commande 5 peut être découplé de la commande du sectionneur sans affecter la stabilité du contact mobile 2. La figure 1 B permet de visualiser le positionnement relatif des principaux éléments mobiles pendant la rotation. Il apparaît que tant que l'angle 13 entre la bielle 7 et l'axe de la tige 3 est supérieur à 90 , la force F de poussée de ladite bielle est dirigée vers l'axe 4 et participe au maintien du contact mobile 2 en position rétractée sur ladite tige, comme illustré au cas a. Une fois 13 inférieur à 90 , la composante de F sur l'axe de la tige 3 est dirigée vers le haut et augmente progressivement, comme illustré au cas c. Sur la figure 2, on voit partiellement le sectionneur à couteau en position d'ouverture, c'est-à-dire quand la tige 3 est disposée horizontalement et que le levier 6 avec la bielle 7 forment un coude d'angle oc d'environ 30 . On a représenté sur cette figure un connecteur souple métallique 8 qui relie électriquement le contact mobile 3 à une prise de courant 9, le carter 10 du sectionneur sur lequel sont montés les axes 4 et 5 et un collier 11 qui est solidaire du contact 2 sur lequel vient en butée l'articulation A du coude après le passage de point mort. Dans un perfectionnement non représenté, le collier 11 présente une section d'épaisseur variable, et est agencé pour pouvoir être tourné autour du contact 2 et bloqué dans une parmi plusieurs positions angulaires possibles, de façon à pouvoir choisir une parmi plusieurs épaisseurs de la section formant butée. Ceci présente l'avantage de pouvoir régler dans une fourchette de quelques degrés l'angle de butée cab, ce qui permet ainsi de sélectionner le seuil de force à appliquer pour franchir le point mort préalablement à l'ouverture du sectionneur. De préférence, la valeur butoir Ub de l'angle du coude est comprise entre 185 et 195 . Sur la figure 3, on voit que le mécanisme de manoeuvre qui est couplé à l'arbre de commande et au contact mobile est en fait constitué de deux leviers parallèles 6,6' et de deux bielles parallèles 7,7' montées en berceau. Le sectionneur selon l'invention peut être multipolaire afin de constituer un seul appareillage pour un circuit polyphasé. Il comprend alors plusieurs contacts mobiles 2 parallèles formés de tubes ayant chacun une longueur de quelques mètres, qui viennent s'insérer respectivement dans des contacts fixes formés chacun par une couronne de doigts de contacts. REVENDICATIONS 1/ Un sectionneur haute tension comprenant un contact fixe (1), un contact mobile (2) pouvant être déplacé en translation sur une tige (3) montée rotative autour d'un axe (4), un arbre de commande (5) rotatif disposé parallèlement à l'axe de rotation de la tige, un mécanisme de manceuvre couplé à l'arbre de commande et au contact mobile pour déplacer en rotation le contact mobile et ladite tige d'une première position angulaire vers une seconde position angulaire o ladite tige est placée en alignement avec le contact fixe et pour déplacer ensuite en translation ledit contact mobile jusqu'à son insertion dans le contact fixe, caractérisé en ce que ledit mécanisme comprend un levier (6) solidaire en rotation de l'arbre de commande, une bielle (7) articulée entre le levier et le contact mobile et formant avec ledit levier un coude d'angle ca qui s'élargit durant la fermeture du sectionneur jusqu'à une valeur butoir cc b supérieure à 180 , et une butée (11) disposée pour bloquer le mouvement dudit levier à la fin de ladite fermeture dans une position stable o l'angle ce est égal à cb. 2/ Le sectionneur selon la revendication 1, comprenant une commande de sectionneur et dans lequel l'arbre de commande (5) est découplé de la commande de sectionneur après la fermeture du sectionneur. 3/ Le sectionneur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la butée (11) est montée sur le contact mobile. 4/ Le sectionneur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la valeur butoir cXb de l'angle du coude est comprise entre 185 et 195 . 5/ Le sectionneur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel un collier entourant le contact mobile fait office de butée (11), présente une section d'épaisseur variable et est agencé pour pouvoir être tourné autour dudit contact mobile et bloqué dans une parmi plusieurs positions angulaires possibles. 6/ Le sectionneur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel une rotation de 90 de la tige est obtenue par une rotation de l'arbre de commande d'un angle supérieur à 90 .