Brevet FR2844092A1 — publié le 20040305

SYSTEME DE CONTACT POUR UN COMMUTATEUR BASSE TENSION La présente invention concerne un système de contact pour un commutateur basse tension, notamment pour un sectionneur de puissance. On connaît d'après le document DE 39 01 852 Ai un 5 système de contact placé sur un point de transition pour un sectionneur de puissance limiteur de courant, doté d'une première barre de contact rotative à ouverture dynamique en cas de court-circuit. Cette première barre de contact (voir la figure 5 de ce document pour les 10 références numériques) est placée de manière à ce qu'un ressort à pression 40' appuyé dans le boîtier admette un prolongement de la barre de contact via un boulon à pression 56 afin que la force du contact soit transférée au contact fixe (en position fermée) et à la force de 15 maintien de l'ouverture (en position ouverte) dans chacune des positions finales de la barre de contact. Le ressort à pression et la barre de contact se trouvent dans le même plan. La force exercée par le ressort à pression de forme cylindrique sur la barre de contact est 20 translatée par la capsule hémisphérique 60 du boulon à pression qui s'engage dans un point d'appui 17 quasiment semi-cylindrique sur la barre de contact. Les boulons et les ressorts à pression se trouvent donc dans une configuration en plusieurs parties qui se correspondent. L'un des principaux inconvénients ici est l'usure rapide générée notamment par le fonctionnement intensif du boulon d à l'appui ponctuel dans le point d'appui. Le document DE 41 33 466 Al présente de manière schématique un contact de commutation de commande (n'étant pas placé sur un point de transition) d'un sectionneur de puissance dont le plot de contact amovible 10 est admis par un ressort de contact dont la première extrémité s'appuie dans le boîtier et dont la seconde agit sur l'extrémité arrière du plot de contact amovible en générant une force de serrage. Au niveau de la deuxième extrémité du ressort de contact, le fil d'acier 15 à ressort du ressort de contact se déforme en un arc de fil en demi-cercle et agit ponctuellement sur le plot de contact dans sa position la plus avancée. Un logement est prévu à l'extrémité du plot de contact amovible pour la deuxième extrémité du ressort de 20 contact. Ce logement a la forme d'une gorge qui présente en son fond une surface d'installation plane et des parois latérales parallèles l'une à l'autre et perpendiculaires à la surface d'installation. L'axe du ressort de contact est perpendiculaire à la surface 25 d'installation. Un centre de pression fixe du ressort n'existe pas en tant que point d'appui dans la surface d'installation plane. Les faces latérales de la gorge de réception permettent d'arrêter latéralement le corps du ressort. Lors du mouvement d'ouverture du plot de contact, le centre de pression du ressort de contact effectue un mouvement rectiligne sur la surface d'installation limité par le fait que le corps du ressort se heurte aux faces latérales de la gorge de réception après une course angulaire relativement courte du plot de contact. Les relations dynamiques, c'est-à-dire le diagramme effort5 déformation, du système formé par le ressort de contact et le plot de contact amovible sont compliquées. Il n'existe aucun diagramme effort- déformation linéaire. Le paramètre du ressort décrivant la dynamique n'est pas constant. Pour la formation d'un système de contact réglé précisément, il est peu indiqué d'utiliser un ressort de contact doté d'un fil d'acier à ressort recourbé sur l'extrémité avant dans une gorge de réception dans laquelle un jeu latéral limité est admis, c'est-à-dire 15 qu'il n'y a aucun point d'appui fixe, mais une butée latérale du corps du ressort de contact. Compte tenu de la demande croissante pour une fabrication économique des sectionneurs de puissance, un système de contact à l'état de la technique est dépassé. 20 Le but de l'invention est donc de diminuer le nombre de composants ainsi que de réduire les dimensions d'un système de contact placé sur un point de transition. Le principal enjeu de l'invention est que l'extrémité du ressort à pression tournée vers le centre 25 de pression sur la barre de contact doit être recourbée à angle droit vers l'axe longitudinal du ressort en tant que branche d'appui et être construite sous la forme d'une pièce linéaire, le ressort à pression pouvant être un ressort cylindrique de pression; le centre de 30 pression (ou point d'attaque) du ressort à pression doit être formé dans la barre de contact en tant que point d'appui pour la branche d'appui, laquelle est orientée parallèlement à l'axe de rotation de la barre de contact. La branche d'appui est formée par au moins un recourbement du fil d'acier d'un ressort cylindrique de 5 pression, d'un seul tenant avec ce ressort cylindrique de pression. Le recourbement se compose d'au moins trois pièces linéaires coplanaires, parmi lesquelles la pièce linéaire centrale forme la branche d'appui. Le centre de pression peut de préférence être également construit sous la forme d'un évidement semicylindrique de la branche. L'évidement de la branche peut être une cannelure. L'angle d'ouverture de la cannelure peut correspondre à l'angle de pivotement de la barre de 15 contact, mais il ne doit pas être supérieur à l'angle de pivotement. Le ressort à pression est placé dans un creux dans le boîtier du commutateur et est entouré par un espace vide. Les avantages suivants de l'invention peuvent être notés: Grâce à l'invention, il est possible de se passer complètement d'un boulon à pression car un seul ressort à pression suffit à remplacer la configuration jusqu'ici 25 formée de deux parties. Le nombre de composants est désormais réduit à la pièce de contact (barre de contact), à l'axe de la barre de contact, au ressort à pression et à l'arbre de commande. La configuration selon l'invention de 30 l'extrémité du ressort en tant que branche d'appui permet d'avoir un angle d'inclinaison relativement important sans limitations d'espace. Etant donné qu'un boulon à pression n'est plus utilisé, les ressorts peuvent être raccourcis ce qui permet de les intégrer plus facilement dans le boîtier. Le ressort peut ainsi être presque complètement enveloppé de matière isolante (de préférence 5 de type ressort/chambre), moyennant quoi la résistance de l'isolation peut également être améliorée. Des exemples de réalisation expliqués à l'aide des figures donnant d'autres détails et avantages de l'invention, dans lesquelles: les figures 1 et 2 illustrent la barre de contact et le ressort à pression d'un système de contact, la figure 3 illustre le ressort à pression dans un autre mode de réalisation, la figure 4 illustre trois configurations du point 15 d'appui et la figure 5 illustre la barre de contact et le ressort à pression d'un système de contact conforme à DE 3901852 Al. Les figures 1 et 2 illustrent une barre de 20 contact 18 et un ressort à pression 40.1 (ressort cylindrique de pression) admettant la barre de contact pour un système de contact d'un sectionneur de puissance à basse tension. L'extrémité avant du fil d'acier à ressort 41 du ressort à pression est recourbée à angle 25 droit par rapport à l'axe longitudinal du ressort pour former une branche d'appui 42. Le recourbement du fil de section circulaire 41 formant la branche d'appui présente une longueur B supérieure à l'épaisseur D de la barre de contact. La branche d'appui 42 est ainsi formée d'un seul 30 tenant avec le ressort cylindrique de pression. L'extrémité arrière 48 du ressort se termine par une section plate et s'appuie dans le boîtier (butée 52). La branche d'appui est principalement parallèle à l'axe de rotation 16. Le parcours du courant (non représenté) est ouvert et fermé par la pièce de contact interrompue simplement 5 (en tant que contact de rotation). La pièce de contact est conformée en barre de contact 18 et placée dans une enveloppe en matériau isolant avec déplacement possible sur le point de transition autour de l'axe de rotation 16 entre une position ouverte et une position fermée. Le 10 plot de contact 23 en matériau conducteur est placé à l'extrémité de la barre de contact 18. Sur l'extrémité de la barre de contact éloignée du plot de contact se trouve un court prolongement de la barre 20 sur lequel est formée une came de butée 21 sur laquelle au moins une 15 lisse peut être jointe par brasage en tant que conduction du courant. En position d'activation du commutateur, le courant nominal traverse le parcours du courant en entrant par un rail de contact, en passant ensuite par le contact, la 20 pièce de contact et le contact fixe avant de quitter le boîtier via un deuxième rail de contact doté d'une barrette. En cas de court-circuit ou de surcharge, la paire de contact est séparée par la rotation Dr de la barre de contact 18 dans le sens des aiguilles d'une 25 montre. Les rails de contact se présentent habituellement sous forme de boucle afin d'obtenir une ouverture rapide du commutateur grâce à l'effet électrodynamique. Les éléments pour l'actionnement et le déclenchement du mécanisme de maneuvre sont construits de manière 30 classique, mais ne sont pas représentés ici. Le logement de la barre de contact 18 sur un point de transition a lieu par flottement autour de l'axe de rotation 16 sous la pression de la branche d'appui du ressort cylindrique de pression 40.1. Grâce à ce type de logement, et grâce à la charge du ressort à pression, la pression de contact du contact de fin de course 23 en 5 position de fermeture est répartie de façon homogène sur le contact fixe (non représenté). Le logement élastique et amovible de la barre de contact 18 permet de compenser les tolérances de fabrication des pièces constitutives et du boîtier ainsi que les usures de contact générées par 10 l'hystérésis. Le ressort 40.1 sert à la fois de ressort de force de contact et de ressort à boudin de transition. En fonction de la position de rotation par rapport au point mort du logement, la barre de contact s'engage en 15 position ouverte ou fermée à l'aide de la force du ressort à pression. Le ressort à pression 40' est fixé avec son extrémité plate 48 dans une butée 52 du boîtier. Le ressort à pression contraint la barre de contact 18 dans le point d'appui 17. En direction du point d'appui 17, le fil d'acier à ressort 41 du ressort cylindrique de pression est recourbé plusieurs fois, au moins une première pièce linéaire 44' (parallèle à l'axe du ressort) et la branche d'appui 42 étant ainsi formées. La longueur L de la 25 première pièce linéaire 44' espace à la cote L la branche d'appui 42 de la dernière spire du ressort cylindrique de pression. En raison de la symétrie des forces, une deuxième pièce linéaire 44'' est placée à l'extrémité de la branche d'appui en étant recourbée en direction du 30 ressort cylindrique de pression de sorte que cette pièce linéaire 44'' est parallèle à l'axe du ressort. La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation 40.2 du ressort cylindrique de pression. Dans le cas de ce mode de réalisation, la pièce linéaire 44'' se termine directement sur la dernière spire du ressort 5 cylindrique de pression (contrairement à l'illustration présentée dans les figures 1 et 2) et y est en contact avec cette dernière spire. La tête de la pièce linéaire 44'' présente ainsi une butée sur le ressort cylindrique de pression. Il en résulte une répartition 10 symétrique de la force sur la branche d'appui via les deux pièces linéaires 44' et 44''. Dans le premier mode de réalisation 40.1 du ressort cylindrique de pression dans les figures 1 et 2, on peut reconnaître une quatrième pièce linéaire 45 qui est 15 recourbée sensiblement parallèlement à la branche d'appui 42 et qui présente quasiment la longueur de la branche d'appui. La quatrième pièce linéaire 45 est en contact avec la dernière spire par la force exercée sur les deux côtés du ressort cylindrique de pression. Les figures partielles de la figure 4 représentent trois configurations du point d'appui (17A, 17B, 17C) formées en tant qu'évidement ou que gorge ouverts dans la barre de contact ainsi que la position de la branche d'appui 42. Ces schémas permettent de mettre en évidence 25 l'angle d'ouverture 42 du point d'appui. Le point d'appui peut cependant être également fermé en étant réalisé sous forme d'alésage. Il faudrait dans ce cas faire passer dans l'alésage la branche d'appui 42 en tant que broche. L'essentiel dans un évidement ouvert servant de point d'appui est que la branche d'appui 42 ne sorte pas du point d'appui par l'effet dynamique des forces. Par conséquent, l'angle d'ouverture W de l'évidement doit être calculé à un angle minimum correspondant. Dans la configuration 17B, une gorge logeant la branche d'appui est représentée avec une largeur 19 correspondant à 5 l'épaisseur 43 de la branche d'appui 42 (elle correspond au diamètre du fil d'acier de ressort). La longueur B de la branche d'appui 42 devrait être supérieure à l'épaisseur D de la barre de contact de sorte que la barre de contact puisse être déplacée sans 10 toucher le ressort ni limiter la course angulaire. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure, on utilise un ressort cylindrique de pression dont le diamètre correspond à peu près à la longueur B de la branche d'appui. Il y a un espacement suffisant pour 15 l'opération de couplage du plot de contact sans que la course de pivotement soit limitée. REVENDICATIONS 1. Commutateur basse tension, notamment sectionneur de puissance, doté d'une barre de contact (18) placée avec pivotement possible sur un point de transition pour chaque pôle avec un plot de contact (23), une ouverture à 5 actionnement électrodynamique et un ressort à pression (40') translatant la force de contact et l'action de transition, lequel est placé entre un point d'appui (52) dans le boîtier et un point d'attaque (17) sur la barre de contact (18), le ressort à pression et la 10 barre de contact étant sensiblement dans le même plan, caractérisé en ce que l'extrémité du ressort à pression (40.1, 40.2) tournée vers le point d'attaque (17) sur la barre de contact (18) est recourbée à angle droit par rapport à l'axe longitudinal du ressort pour former une 15 branche d'appui (42) et est conçue comme pièce linéaire et en ce que le point d'attaque du ressort à pression (40.1, 40.2) sur la barre de contact (18) est conçu comme point d'appui (17) pour la branche d'appui (42), la branche d'appui (42) étant orienté parallèlement à l'axe 20 de rotation (16) de la barre de contact (18). 2. Commutateur basse tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort à pression est un ressort cylindrique de pression (40.1, 40.2) 25 3. Commutateur basse tension selon la revendication 1, caractérisé en ce que la branche d'appui (42) comporte au moins un recourbement du fil d'acier (41) du ressort cylindrique de pression et est formée d'un seul tenant 30 avec le ressort cylindrique de pression. 4. Commutateur basse tension selon la revendication 3, caractérisé en ce que le recourbement se compose d'au moins trois pièces linéaires (42, 44', 44'') coplanaires, 5 parmi lesquelles la pièce linéaire centrale forme la branche d'appui (42). 5. Commutateur basse tension selon la revendication 4, caractérisé en ce que la branche d'appui (42) est espacée 10 du ressort cylindrique de pression par une cote (L). 6. Commutateur basse tension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le point d'appui forme un évidement semi-cylindrique de la 15 branche (17). 7. Commutateur basse tension selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'évidement de la branche (17) forme une cannelure dont l'angle d'ouverture (W) ne 20 dépasse pas l'angle de pivotement de la barre de contact (18). 8. Commutateur basse tension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le 25 ressort à pression (40.1, 40.2) est placé dans un creux dans le boîtier du commutateur et est entouré d'un espace vide.