Brevet FR2817651A1 — publié le 20020607

INTERRUPTEUR-SECTIONNEUR POUR COURANTS ELECTRIQUES BASSE ET MOYENNE TENSION La présente invention concerne un interrupteur-sectionneur pour courants électriques basse tension, jusqu'à environ 1 000 V, et moyenne tension, jusqu'à environ 36 kV. Pour qu'un courant important puisse circuler entre un contact mobile et un contact fixe de l'interrupteur-sectionneur, une force de contact importante doit exister entre les deux contacts. A ce jour, plusieurs solutions ont été proposées. Etat de la technique Une première solution consiste à faire entrer"en force"le contact mobile qui se présente sous la forme d'un couteau à l'intérieur du contact fixe, afin de réaliser un pontage entre le couteau et le contact fixe. Ce dernier comprend deux extrémités libres repliées sur elles-mêmes et se faisant face, formant deux ressorts à lame espacés étroitement entre lesquels vient s'insérer et se verrouiller le couteau. Dans une deuxième configuration, le contact fixe est en forme de U, dont chacune des branches est appelée en direction de la branche qui lui fait directement face, à l'aide d'une tige traversante et de deux ressorts. Le contact mobile ou couteau vient s'insérer et se verrouiller entre les deux branches du U, repoussant les deux branches à l'encontre des deux ressorts. Une deuxième solution consiste à garder immobile le contact fixe et à prévoir le contact mobile avec un bras coudé pivotant à l'une de ses extrémités, l'autre extrémité entrant entre les deux branches du U du contact fixe repoussant les deux branches du U à l'encontre de deux ressorts. Une deuxième configuration consiste à prévoir un contact mobile dissymétrique qui, tout d'abord, se déplace et s'insère entre les deux branches du U du contact fixe et ensuite tourne sur lui-même afin de se verrouiller, deux excroissances venant alors écarter les deux branches du U à l'encontre des deux ressorts. Une troisième solution consiste à prévoir un déplacement du contact fixe entraîné par le contact mobile. Dans une première phase dite d'approche, le contact mobile est inséré entre les deux branches du U du contact fixe pivotant et qui est au départ positionné en biais. Dans une deuxième phase dite de serrage, le contact fixe entraîné par le contact mobile pivote et se positionne de manière droite, ce qui entraîne l'écartement des deux branches du U à l'encontre des deux ressorts, engendrant un serrage. Le principal inconvénient de ces techniques antérieures est que les serrages ne sont pas parfaitement organisés entre le couteau et le contact fixe. Résumé de l'invention La présente invention vise à éliminer les inconvénients de l'art antérieur. Un premier but consiste à prévoir un mécanisme simple qui permette à la fois de déplacer le couteau et de plaquer ce couteau contre le contact fixe. Un deuxième but de l'invention vise à obtenir un double serrage de part et d'autre du couteau afin d'obtenir une meilleure conductivité électrique. Un autre but de l'invention consiste à prévoir des surfaces de contact entre couteau et contact fixe qui soient importantes. Un interrupteur-sectionneur pour courants électriques basse et moyenne tension comprend deux barres conductrices et un couteau mobile pivotant entre une position interrupteur ouverte et une position interrupteur fermé, le couteau réalisant alors la connexion électrique entre les deux barres conductrices. Conformément à l'invention, l'interrupteur-sectionneur comprend des moyens mis en mouvement par un arbre de manoeuvre destinés à faire tourner le couteau mobile et destinés à serrer au moins une des deux barres conductrices contre le couteau mobile. Les moyens destinés à faire tourner le couteau mobile pivotant comprennent préférentiellement au moins une came rotative qui est mise en mouvement grâce à la rotation de l'arbre de manoeuvre et qui agit directement sur le couteau. Pour ce faire, la ou les cames comprennent par exemple un premier guidage de forme arrondie mais présentant un rayon non constant par rapport à son axe de rotation, ce guidage recevant un coulisseau solidarisé au couteau pivotant. De préférence, les moyens destinés à serrer une ou les deux barres conductrices contre le couteau mobile comprennent un système de type vis-écrou de serrage, qui est mis en rotation par l'arbre de manoeuvre rotatif. Préférentiellement, une chaîne cinématique isolante intervient et permet la transmission du mouvement entre l'arbre de manoeuvre et le ou les écrous de serrage. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, les deux barres conductrices sont réalisées chacune en forme de U à deux branches. De ce fait, le couteau mobile peut s'insérer entre les deux branches du U. Lors du serrage, le couteau mobile est emprisonné entre les deux branches du U. La ou les cames peuvent comprendre un deuxième guidage de forme arrondie, mais présentant un rayon constant par rapport à son axe de rotation et recevant le coulisseau solidarisé au couteau mobile. La chaîne cinématique isolante comprend avantageusement une poulie menante positionnée directement sur l'arbre de manoeuvre et une ou deux poulies menées insérées chacune sur le ou les deux écrous de serrage, la poulie menante et le ou les poulies menées étant reliées entre elles par une courroie de transmission. Dans l'un des montages utilisés, l'arbre de manoeuvre, la ou les cames et la poulie menante sont co-axiaux, et peuvent se monter sur une pièce en matériau isolant qui maintient les deux barres conductrices avec un espacement constant. Description des dessins L'invention sera bien comprise, et ses avantages et diverses caractéristiques ressortiront mieux lors de la description qui suit d'un exemple non limitatif de réalisation, en se référant au dessin schématique annexé, dans lequel : la Figure 1 représente une vue en perspective côté came d'un interrupteur-sectionneur avec son couteau en position ouverte ; la Figure 2 représente une vue en perspective côté came de l'interrupteur-sectionneur, avec son couteau en position fermée ; la Figure 3 représente une vue en perspective côté chaîne cinématique l'interrupteur-sectionneur, avec son couteau ouvert ; la Figure 4 représente une coupe transversale d'une barre conductrice avec le couteau en position fermée, mais sans serrage ; et la Figure 5 représente une coupe transversale d'une barre conductrice avec le couteau en position fermée et avec serrage. Description détaillée de l'invention Un interrupteur-sectionneur 1 s'insère dans un circuit électrique constitué notamment d'un jeu de barres conductrices 2,3, et qui sont situés de part et d'autre de l'interrupteur-sectionneur. L'interrupteur-sectionneur 1 est formé par deux barres conductrices 4,6 se déployant sensiblement perpendiculairement chacune respectivement aux deux barres conductrices 2,3 du circuit électrique. Les barres conductrices 4,6 de l'interrupteur-sectionneur 1 sont fixées à ces barres conductrices 2,3 du circuit électrique grâce à une série de boulons 7. Chacune de ces barres conductrices 4,6 de l'interrupteur-sectionneur sont réalisées à partir de deux plaques 8,9 et respectivement 11,12. De ce fait, les barres conductrices 2,3 du circuit électrique sont insérées entre les plaques conductrices 8,9 respectivement 11, 12 des deux barres conductrices 4,6 de l'interrupteur-sectionneur. Une pièce isolante 13, également insérée entre les plaques conductrices 8,9, 11, 12 des deux barres conductrices 4,6 de l'interrupteur-sectionneur, permet de relier entre elles et de maintenir à espacement constant ces mêmes barres conductrices 4,6 de l'interrupteur-sectionneur. Des boulons 14 permettent d'attacher fermement la pièce isolante à ces deux barres conductrices 4,6. Un couteau mobile conducteur 16 réalise la jonction électrique entre les deux barres conductrices 4,6 de l'interrupteur-sectionneur. Le couteau mobile 16 est maintenu et pivote selon une trajectoire R par rapport à un axe A traversant l'une des deux barres conductrices 6 et, par-là même, deux des quatre plaques conductrices 11,12 de l'interrupteur-sectionneur. Lorsque le circuit électrique est ouvert (voir plus particulièrement Figures 1 et 3), la partie du couteau 16 située à proximité de l'axe de rotation A est insérée entre les plaques conductrices 11, 12 de la barre conductrice 6 de l'interrupteur-sectionneur, alors que la partie libre du couteau 16 se déploie en dehors de l'interrupteur-sectionneur. Lorsque le circuit électrique est fermé, suite au mouvement de rotation R (voir plus particulièrement Figures 2,4 et 5), la partie libre du couteau 16 vient s'insérer entre les deux plaques conductrices 8,9 de l'autre barre conductrice 4. Un arbre de manoeuvre 17 est inséré au niveau de la pièce isolante 13, directement entre les deux barres conductrices 4 et 6 de l'interrupteur-sectionneur. Cet arbre de manoeuvre 17 est mécaniquement relié à une commande manuelle de type manivelle avec démultiplication ou à une commande électrique par moteur avec réducteur (non représentées). Sur l'arbre de manoeuvre 17 et sur l'une des faces des plaques conductrices 9,12, c'est-à-dire d'un côté des barres conductrices 4,6 est enfichée une pièce formant came 18 pour rotation par rapport à un axe B, selon une trajectoire circulaire S. Etant donné le poids du couteau mobile 16, et pour obtenir une fluidité dans sa rotation, on utilisera de préférence deux cames positionnées des deux côtés des barres conductrices 4,6. Dans cette pièce formant came 18, se présentant comme une plaque avec le contour d'une spirale, est ménagée une première ouverture allongée de forme circulaire à grand rayon 19 mais décalée par rapport à l'axe B. Faisant suite à cette première ouverture 19, une deuxième ouverture 21 présente une forme allongée circulaire à rayon plus faible s'enroulant à équidistance autour de l'axe B. La première ouverture 19 et la deuxième ouverture 21 constituent un moyen de guidage, sous la forme d'une coulisse. Un coulisseau, c'est-à-dire ici une tige 22 perpendiculaire au plan de la came 18 et solidarisée au couteau 16, vient s'insérer dans les ouvertures 19 et 21. Afin de permettre un glissement de la tige 22 selon les trajectoires CI et C2 avec un minimum de frottement, celle-ci se termine par un galet tournant 23 coopérant parfaitement avec les ouvertures 19,21. La tige 22 est simultanément solidarisée au, et isolée électriquement du couteau mobile 16 par l'intermédiaire d'une partie 24, qui elle est fixée par des vis 26 audit couteau mobile, ainsi que par l'intermédiaire d'une bague en matière isolante 27. L'ouverture 19 de la came 18 formant piste de roulement pour le galet 23 est taillée de façon à relever et à abaisser le couteau mobile 16 de sa position fermée jusqu'à sa position ouverte et inversement sous l'action de l'arbre de manoeuvre 17. La deuxième ouverture 21 formant également piste de roulement pour le galet 23 présente un rayon constant, laissant ainsi en position constante et immobile le couteau mobile rotatif 16 alors que la came 18 continue à tourner sous l'action de l'arbre de manoeuvre 17. Sur l'arbre de manoeuvre 17 et sur l'autre des faces des plaques conductrices 9,12 opposée à la came 18 c'est-à-dire de l'autre côté des barres conductrices 4,6 de l'interrupteur-sectionneur, est fixée une première poulie, dite poulie menante 28. Cette poulie menante coaxiale 28 tourne simultanément avec l'arbre de manoeuvre 17 et avec la came 18. Au niveau de l'axe de rotation A est insérée une vis 29 traversant de part en part la barre conductrice 6, et ainsi les deux plaques conductrices 11, 12 de l'interrupteur-sectionneur. Un écrou 31 est vissé sur la vis 29 et une poulie 32 est solidarisée à cet écrou 29. La vis 29 est immobilisée en rotation par rapport aux deux plaques 11, 12 et par rapport au couteau 16. Du côté de la came 18, un empilage de rondelles ressort 33 maintenu en position par un écrou 34 fini d'immobiliser en translation la vis 29. Une vis 36 traverse de part en part l'autre des barres conductrices 4 de l'interrupteur-sectionneur et ainsi les deux plaques conductrices 8,9. Un écrou 37, sur lequel est montée une poulie 38 vient s'insérer sur la vis 36. Du côté de la came 18, un empilage de rondelles-ressort 39, par exemple de type Belleville, maintenu en position par un écrou 41 fini d'immobiliser en translation ladite vis 36. En Figure 4, ces rondelles-ressort sont représentées desserées, et en Figure 5 ces mêmes rondelles-ressort sont visibles sous leur état comprimé. Une courroie 42 permet de compléter cette chaîne cinématique en reliant la poulie menante 28 aux deux poulies menées 32 et 38. Deux galets de renvoi 43 ont été rajoutés sur chacune des deux barres conductrices 4,6, afin de tendre la courroie et de l'éloigner de la tige 22 lorsque cette dernière est dans sa position la plus proche de la poulie menante 28. Une échancrure 44 est ménagée dans le couteau rotatif 16 afin de permettre la butée de la vis 36 au fond de ladite échancrure 44, lorsque le circuit électrique se ferme le couteau étant complètement inséré entre les deux plaques conductrices 8, 9. Mode de fonctionnement Dans le but de fermer le circuit électrique, une action extérieure met en rotation l'arbre de manoeuvre 17. Ceci a pour conséquence d'entraîner en rotation la came 18 ou les deux cames qui font circuler alors le galet roulant 23 le long de la première ouverture formant piste de roulement 19 (trajectoire Cl), puis, le couteau mobile 16 par l'intermédiaire de la tige 22, de la bague isolante 27 et de la pièce 24. Lorsque le galet 23 se trouve à l'extrémité de l'ouverture 19 et au début de l'ouverture 21 (Figure 2), le couteau 16 se retrouve alors en position fermée, c'est-à-dire perpendiculaire aux deux barres conductrices 4,6 et en butée contre la vis 36. La deuxième ouverture 21 de la came 18 n'agit plus sur le couteau 16, car cette piste de coulissement 21 pour le galet 23 (trajectoire C2) reste à rayon constant par rapport au rayon de manoeuvre du couteau 16. Simultanément, l'arbre de manoeuvre 17, par sa rotation, fait tourner la poulie menante 28, puis les deux poulies menées 32,38 par l'intermédiaire de la courroie 42. Les poulies menées 32,38 entraînent alors les écrous 31,37 qui commencent leurs courses d'approche respectivement sur les vis 29,36. Pendant le mouvement de rotation du couteau mobile 16, les écrous 31,37 sont ainsi mis en rotation, sans toutefois exercer aucune action de serrage, ces deux écrous 31,37 ne réalisant que leur course d'approche. Une fois le couteau 16 en position fermée et immobile, les écrous 31,37 viennent donc par coopération avec les vis 29,36 respectives exercer une action de serrage (voir flèche T en Figure 4) entre les plaques conductrices 8,9 et le couteau mobile 16. L'action de serrage va se faire par déplacement des plaques conductrices 8,9 et du couteau mobile 16 à l'encontre des rondelles-ressort 39. Cette action de serrage T va se faire au niveau des zones de contacts électriques privilégiées autour de l'échancrure 44 et par des formes aménagées sur le couteau 16. La force de serrage est maîtrisée par le réglage de l'empilage des rondelles ressort 33, 39, préalablement ajustées par les deux écrous 34, 41. En sens inverse, dans le but d'ouvrir et de mettre en sécurité des installations électriques reliées au jeu de barres 2,3 du circuit électrique, une action extérieure met en rotation l'arbre de manoeuvre 17 dans le sens inverse à celui précédemment décrit. Ceci permet d'enchaîner ainsi les opérations de desserrage des plaques conductrices 8,9 et 11, 12 entre lesquelles le couteau mobile 16 est inséré, le couteau 16 restant immobile pendant cette action, puis de mise en mouvement de rotation du couteau mobile 16 jusqu'à son ouverture complète. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits ici. Par exemple, la chaîne cinématique isolante peut être remplacée par un jeu d'engrenages. REVENDICATIONS 1. Interrupteur-sectionneur pour courants électriques basse et moyenne tension, comprenant deux barres conductrices (4,6) et un couteau mobile (16) pivotant entre une position interrupteur ouvert et une position interrupteur fermé, le couteau (16) réalisant alors la connexion électrique entre les deux barres conductrices (4,6) caractérisé en ce qu'il comprend des moyens, mis en mouvement par un arbre de manoeuvre (17) destinés à faire tourner le couteau mobile (16) et destinés à serrer au moins une des deux barres conductrices contre le couteau mobile (16). 2. Interrupteur-sectionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens destinés à faire tourner le couteau mobile pivotant (16) comprennent au moins une came rotative (18) agissant sur le couteau (16) et qui est mise en mouvement de rotation par l'arbre de manoeuvre. 3. Interrupteur-sectionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ou les cames (18) comprennent un premier guidage (19) de forme arrondie, présentant un rayon non constant recevant un coulisseau (22) solidarisé au couteau mobile (16). 4. Interrupteur-sectionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens destinés à serrer au moins une des deux barres conductrices (4) contre le couteau mobile (16) comprennent un système vis-écrou de serrage (36,37), mis en rotation grâce à l'arbre de manoeuvre (17). 5. Interrupteur-sectionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou les écrous de serrage (37) du système vis-écrou de serrage sont entraînés par l'arbre de manoeuvre (17) par l'intermédiaire d'une chaîne cinématique isolante (28,38, 42). 6. Interrupteur-sectionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux barres conductrices (4,6) sont chacune en forme de U à deux branches (8, 9 ; Il, 12), en ce que le couteau mobile (16) s'insère entre les deux branches (8, 9 ; 11, 12) du U, et en ce que le couteau mobile (16) est serré entre les deux branches (8,9) du U. 7. Interrupteur-sectionneur selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la ou les cames (18) comprennent un second guidage (21) de forme arrondie, présentant un rayon constant et recevant le coulisseau (22) solidarisé au couteau mobile (16). 8. Interrupteur-sectionneur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la chaîne cinématique isolante comprend une poulie menante (28) positionnée sur l'arbre de manoeuvre (17) et une ou deux poulies menées (32, 38) insérées chacune sur un ou deux écrous de serrage (31, 37), la poulie menante (28) faisant tourner) a ou les deux poulies menées (32,38) par l'intermédiaire d'une courroie (42). 9. Interrupteur-sectionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre de manoeuvre (17), la ou les cames (18) et la poulie menante (28) sont co-axiaux, et sont montés sur une pièce isolante centrale (13) maintenant les deux barres conductrices (4,6) à espacement constant.