Brevet FR2953982A1 — publié le 20110617

DISPOSITIF D'INSERTION D'UNE RESISTANCE DANS UN INTERRUPTEUR A FORT COURANT DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne les mécanismes d'insertion d'une résistance dans un interrupteur électrique fonctionnant sous haute et très haute tensions, lors d'une manoeuvre de fermeture de celui-ci, de façon à limiter les effets de surtension présents sur la ligne connectée à l'interrupteur ou les courants d'appel sur manoeuvre sur les transformateurs. Une application est prévue pour les interrupteurs qui font office de disjoncteur. Art antérieur et problème posé Dans un certain type d'interrupteur servant de disjoncteur, il est d'usage d'utiliser l'insertion d'une résistance en parallèle ou en série avec les contacts mobiles de l'interrupteur. Le temps d'insertion de la résistance dépend de l'instant d ''apparition de l'arc électrique sur les contacts d'insertion, lors d'une manoeuvre de fermeture de l'interrupteur. Ce moment est donc dépendant de la coordination d'isolement entre les contacts électriques du dispositif d'insertion et de la chambre de coupure, en fonction de la course du contact mobile, lors de la fermeture. Cette coordination d'isolement dépend donc des formes des pièces métalliques mises en jeu. En outre, la forme de ces pièces ne doit pas entraver la tenue diélectrique de l'ensemble de l'interrupteur en position ouverte. Or, la compacité des chambres de coupure utilisées jusqu'alors dans les disjoncteurs conduit à diminuer les distances entre les pièces métalliques des contacts en position ouverte. Les formes des contacts doivent donc être optimisées pour éviter tout amorçage inopiné en position ouverte. De plus, pour contrôler le temps de l'insertion de la résistance dans l'interrupteur, lors d'une manoeuvre de fermeture, il convient d'avoir des formes diélectriques qui favorisent un amorçage entre les pièces métalliques permettant d'insérer la résistance de fermeture au moment opportun. On constate donc que les deux fonctions de ces pièces, à savoir éviter l'amorçage et provoquer l'amorçage, sont antinomiques. Or, par le document de brevet allemand DE 10 2005 053 448, on décrit l'utilisation d'un écran tubulaire 13 ou pare-effluves, entourant un des deux contacts 12 de l'insertion de la résistance. Toutefois, cet écran est fixe et ce dispositif ne permet pas choisir l'instant de montée du gradient électrique, qui doit augmenter progressivement. D'autre part, par le document de brevet US 5 567 924 Al, on décrit l'utilisation d'un capot rétractable 28 placé autour du contact d'insertion 32 et monté de façon rétractable pour s'escamoter, lorsque ce contact d'insertion 32 commence son mouvement de fermeture. Ainsi, la forme du contact d'insertion globale incluant le capot rétractable 38 se modifie, afin d'effectuer le contact d'insertion avec une forme plus en pointe. Le principe de retardement du déplacement du capot rétractable 38 repose sur l'inertie de ce dernier. Cette solution présente donc l'inconvénient de ne pas permettre de choisir le moment d'amorçage, puisque la forme diélectrique de l'ensemble du contact mobile d'insertion se transforme dès que la course de celui-ci commence. Le but de l'invention est de proposer un système différent d'insertion de résistance dans les interrupteurs de disjoncteurs, en évitant les inconvénients présentés par ces deux dispositifs. Résumé de l'invention L'objet principal de l'invention est donc un dispositif d'insertion de résistance dans un 20 interrupteur à fort courant, l'interrupteur comportant : un bâti fixe ; un contact d'insertion fixe ; et un contact d'insertion mobile, destiné à 25 venir en contact avec le contact fixe et étant déformable grâce au fait qu'il comporte : . une partie externe ; et . une partie centrale mobile par rapport à la partie externe et placée dans l'axe de l'ensemble 30 du dispositif. Selon l'invention, la partie centrale mobile, placée au niveau de l'extrémité de la partie externe, est montée coulissante dans la partie externe et de manière à ne former qu'une surface de contact sans relief conséquent, lorsque le contact mobile est en position éloignée, pour présenter un profil permettant de tenir les contraintes diélectriques en position ouverte. De plus, on utilise des moyens pour faire saillir la partie centrale de contact par rapport à la partie externe à un moment déterminé de la course du contact mobile. Dans une première réalisation principale de l'invention, les moyens utilisés pour faire saillir à la partie centrale, par rapport à la partie externe, sont constitués d'un pion monté dans un logement transversal par rapport à l'axe de l'ensemble du dispositif et étant en appui permanent contre une rampe solidaire du bâti et placée à l'intérieur de la partie externe du contact mobile et possédant une pente à un endroit déterminé correspondant au moment déterminé où la partie centrale mobile doit faire saillie, de façon à s'enfoncer dans le fond du logement, ce fond de logement étant constitué d'une pente solidaire de la partie externe et d'une pente solidaire de la partie centrale mobile, de façon à ce que ces deux pentes s'écartent lorsque le pion parcourt la pente de la rampe, de manière à faire saillir la partie centrale de contact par rapport à la partie externe. Dans une deuxième réalisation principale de l'invention, les moyens utilisés pour faire saillir la partie centrale mobile sont constitués par une bielle de commande dont une première extrémité est montée pivotante sur un pivot solidaire du contact mobile, à l'intérieur de celui-ci, et une deuxième extrémité est montée pivotante sur une première extrémité d'une bielle secondaire dont la deuxième extrémité est elle-même montée pivotante sur une entretoise sur laquelle est fixée la partie centrale. La première extrémité de la bielle de commande posséde un doigt faisant saillie de manière à rencontrer une surface de rampe d'une pièce de rampe solidaire du bâti et placée à l'intérieur du contact mobile et possédant une pente placée à un endroit déterminé correspondant au moment déterminé où la partie centrale mobile doit faire saillie, de façon à ce que le doigt de la bielle de commande s'efface et face pivoter la bielle de commande pour pousser, par l'intermédiaire de la pièce secondaire, la partie centrale mobile par rapport à la surface externe de contact mobile. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de plusieurs figures représentant respectivement : - figure 1, en coupe, déjà décrite, un dispositif d'insertion de résistance de l'art antérieur ; - figure 2, en coupe, une première version 30 du dispositif d'insertion de résistance selon l'invention ; - figures 3A, 3B, 3C et 3D, en coupe, quatre positions du dispositif d'insertion de résistance selon l'invention, et - figures 4A et 4B, une deuxième version du 5 dispositif d'insertion de résistance selon l'invention. Description détaillée d'une réalisation de l'invention 10 Le dispositif d'insertion décrit dans cette description est utilisable particulièrement pour les dispositifs d'insertion de résistance installés en parallèle avec une chambre de coupure pour constituer un ensemble disjoncteur. 15 En référence à la figure 2, un tel dispositif comprend un contact fixe 2 et un contact mobile 1 destinés à se déplacer longitudinalement pour revenir en contact avec l'extrémité du contact fixe 2 par une extrémité. 20 Le contact mobile possède un espace intérieur 10 dans lequel une rampe 6, fixe par rapport au bâti de l'installation, est logée. Le contact mobile possède une partie centrale 21 dans laquelle est ménagé un évidement central et coaxial. Dans ce dernier est 25 placé une partie mobile centrale 3, relativement petite, et placée du côté de l'extrémité de contact du contact mobile 1. Une entretoise 7 est également placée dans cet évidement central de la partie central 21 du contact mobile 1 et est mise en butée avec l'extrémité 30 interne de la partie centrale mobile 3. A son autre extrémité, l'entretoise de transmission 7 possède une pente 17, qui forme un léger évidement avec une pente 11 d'une partie 18 fixe par rapport aux parties externe et centrale 21 du contact mobile 1. Un pion de commande 5 est placé de manière transversal dans un logement transversal de la partie centrale 21 du contact mobile 1 et de manière à être libre en translation à l'intérieur de ce logement. Toutefois, ce pion de commande 5 possède une première extrémité 15, qui est en contact avec une surface de rampe 12 de la pièce de rampe 6. L'autre extrémité 25 du pion de commande 5 est placée dans l'évidement formé par la pente 11 de la pièce fixe 18 et la pente 17 de l'entretoise 7. Un ressort 4 prend appui sur une surface transversale 22 de la partie centrale 21 du contact mobile 1 et s'appuye également contre une surface d'appui 27 de l'entretoise de commande 7 du coté de la pente 17. Le dispositif d'insertion est représenté en position d'ouverture sur cette figure 2. On constate que la pièce de rampe 6 remplit toute la longueur de l'espace interne 10 du contact mobile 1. Enfin, une pente 16 est placée à un endroit déterminé de la surface de rampe 12 de la pièce de rampe 6. Le fonctionnement du dispositif d'insertion selon l'invention est le suivant. De façon à maîtriser la tenue diélectrique en position ouverte de l'ensemble, la partie mobile centrale 3, qui constitue un accélérateur diélectrique, se trouve dans le prolongement de la surface d'extrémité du contact mobile 1, mis à part d'éventuels arrondis à l'extrémité de la partie mobile centrale 3, grâce à l'action du ressort 4, qui pousse l'entretoise 7 vers la gauche, la partie centrale de contact 3 étant solidaire de l'entretoise de commande 7. Le fonctionnement de l'ensemble est illustré par les figures 3A, 3B, 3C et 3D. La figure 3A correspond à la position d'ouverture de l'ensemble du dispositif d'insertion de résistance. Comme le montre la figure 3B, lors de la fermeture du dispositif d'insertion, le contact mobile est entraîné vers le contact fixe 2. La partie mobile de contact 3 est également entraînée dans ce mouvement par l'intermédiaire du pion de commande 5 et de l'entretoise de commande 7. Dans cette position, le ressort 4 maintient l'entretoise 7 contre le pion de commande 5 et force ce dernier vers l'extérieur de son logement. Ainsi, son extrémité supérieure 15 est maintenue en contact contre la surface de rampe 12 de la pièce de rampe 6. En avançant, le pion de commande 5 finit par arriver sur la pente 16 de la surface de rampe 12 solidaire du support fixe de l'installation (figure 3B). La prolongation de ce mouvement force donc le pion de commande 5 à rentrer dans le logement formé par la pente 11 de la pièce fixe 18 du contact mobile 1 et la pente 17 de l'entretoise 7 (figure 3C). Cette action a pour conséquence de pousser cette entretoise 7 et, par voie de conséquence, sortir la partie centrale de contact 3 par rapport à l'extrémité du contact mobile 1, le ressort 4 étant comprimé. Ainsi, la forme mécanique et, par conséquent, le profil diélectrique de l'extrémité du contact mobile 1 sont déformés, après le passage du pion de commande 5 sur la pente 16 de la surface de rampe 12. En d'autres termes, la partie centrale mobile 3 présente une irrégularité par rapport à la surface de l'extrémité du contact mobile 1, ce qui a pour conséquence d'accroître rapidement les gradients électriques pendant la fin de la course du contact mobile 1 vers le contact fixe 2, comme le montre la figure 3C. A la fin de la course de contact mobile 1, ce dernier se trouve en contact avec le contact fixe 2, comme le montre la figure 3D. Un évidement 30 peut être prévu à l'extrémité centrale du contact fixe 2 pour permettre à la partie centrale mobile 3 d'y être logée. La partie centrale mobile 3 constitue donc un doigt rétractile, qui est donc sorti quelques millisecondes avant la fermeture complète de la chambre de coupure, c'est-à-dire du contact effectif entre le contact mobile 1 et le contact fixe 2. Le but de cette augmentation brutale des gradients électriques, entre le contact mobile 1 et le contact fixe 2, est de contrôler au mieux le moment où a lieu l'amorçage électrique entre les contacts fixe 2 et mobile 1 du dispositif d'insertion, lors de la fermeture de celui-ci. Bien entendu, l'endroit où se trouve la pente 16 de la surface de rampe 12 est calculé pour coordonner cet amorçage en fonction du cahier des charges des caractéristiques des différents dispositifs et chambres de coupure des installations concernées. En référence aux figures 4A et 4B, dans une deuxième réalisation de l'invention, les moyens pour faire saillir la partie centrale mobile 33 sont constitués de certains éléments identiques à ceux de la première réalisation décrite par les figures 3A à 3B. Plus exactement, il s'agit de la pièce de rampe 6, solidaire du bâti et placée à l'intérieur du contact mobile 31. Cette pièce de rampe 6 possède la même pente 16, placée à un endroit déterminé et faisant saillie par rapport à une surface de rampe 12. Cet ensemble est donc fixe par rapport au mouvement du contact mobile 31. Lorsque le contact mobile 31 s'avance vers le contact fixe 2, celui-ci coulisse, par l'intermédiaire d'une partie centrale 21 dont la surface externe coulisse dans la pièce de rampe 6. D'autre part, la partie centrale 21 du contact mobile 31 possède un pivot 32, placé près de la surface de rampe 12 de la pièce de rampe 6 et sur lequel est montée pivotante, par une première extrémité, une bielle de commande 35 dont la deuxième extrémité est montée elle-même pivotante sur la première extrémité d'une bielle secondaire 38. Cette dernière a sa deuxième extrémité montée pivotante à l'extrémité d'une entretoise 37 portant la partie mobile centrale 33 du contact mobile 31, de façon analogue à la réalisation précédente. De plus, la première extrémité de la bielle de commande 35 possède un doigt 34 qui fait saillie de façon inclinée vers la pièce de rampe 6. Lorsque le doigt mobile 31 se dirige vers le doigt fixe 2, sa partie centrale 21 coulisse dans la 5 pièce de rampe 6. Comme le montre la figure 4B, lorsque la rampe 16 est arrivée au niveau du pivot 32 de la bielle de commande 35, elle pousse le doigt 34 de cette dernière pour qu'il s'efface, faisant ainsi pivoter la 10 bielle de commande 35 de manière à ce que sa deuxième extrémité pousse la bielle secondaire 38, et par voie de conséquence, l'entretoise 37 portant la partie mobile centrale 33 du contact mobile 31. Ainsi, on obtient le même résultat que dans 15 la réalisation décrite aux figures 3A à 3B avec une partie des éléments technologiques communs. REVENDICATIONS1. Dispositif d'insertion de résistance dans un interrupteur à fort courant électrique, l'interrupteur comportant : - un bâti fixe ; un contact fixe (2, 32) ; et un contact mobile (1, 31), destiné à venir en contact avec le contact fixe (2, 32) et étant déformable grâce au fait qu'il comporte : . une partie externe ; et . une partie centrale mobile (3, 33), par rapport à la partie externe, et placée dans l'axe de l'ensemble du dispositif, caractérisé en ce que la partie centrale mobile (3, 33), placée au niveau de l'extrémité du contact mobile (1, 31), est montée coulissante, de manière à ne former qu'une surface de contact sans relief conséquent avec le contact mobile (1, 31), lorsque le contact mobile (1, 31) est en position éloignée pour présenter un profil permettant de tenir les contraintes diélectriques en position ouverte, et en ce qu'il comprend des moyens pour faire saillir la partie centrale mobile (3, 33) par rapport à la partie externe du contact mobile (1, 31) à un moment déterminé de la course du contact mobile (1, 31). 2. Dispositif d'insertion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour faire saillir la partie centrale (3) sont constitués d'un pion de commande (5), monté dans un logementtransversal à l'axe de l'ensemble, et étant en appui permanent, grâce à un ressort (4), contre une surface de rampe (12) d'une pièce de rampe (6) solidaire du bâti et placée à l'intérieur du contact mobile (1) et possédant une pente (16) placée à un endroit déterminé, correspondant au moment déterminé où la partie centrale mobile (3) doit faire saillie, de façon à ce que le pion de commande (5) s'enfonce dans le fond de son logement constitué d'une pente (11) d'une partie fixe (18) du contact mobile (1) et d'une pente (17) solidaire de la partie centrale (3), de façon à écarter ces deux pentes, lorsque le pion de commande (5) parcourt la pente (16) de la surface de rampe (12) faisant ainsi saillir la partie centrale mobile (3) par rapport à la surface externe du contact mobile (1). 3. Dispositif d'insertion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour faire saillir la partie centrale (33) sont constitués par une bielle de commande (35) dont une première extrémité est montante pivotante sur un pivot (32) soliaire du contact mobile (31) et placé à l'intérieur de ce dernier et dont une deuxième extrémité est montée pivotante sur une première extrémité d'une bielle secondaire (38) dont la deuxième extrémité est elle-même montée pivotante sur une entretoise (37) sur laquelle est fixée la partie centrale mobile (33), la première extrémité de la bielle de commande (35) possédant un doigt (34) faisant saillie de manière à rencontrer une surface de rampe (12) d'une pièce de rampe (6) solidaire du bâti et placée à l'intérieur ducontact mobile (1) et possédant une pente (16) placée à un endroit déterminé, correspondant au moment déterminé où la partie centrale mobile (3) doit faire saillie, de façon à ce que le doigt (34) de la bielle de commande (35) s'efface et fasse pivoter la bielle de commande (35) pour pousser, par l'intermédiaire de la bielle secondaire (38), la partie centrale mobile (33) par rapport à la surface externe du contact mobile (31).10