Brevet FR2972290A1 — publié le 20120907

DISPOSITIF DE COUPURE DE COURANT SUR UNE LIGNE ELECTRIQUE A DERIVATION ET AMPOULE A VIDE DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE Le sujet de l'invention est un dispositif de coupure d'une ligne électrique, notamment un interrupteur de courant ou un disjoncteur, comprenant une dérivation à ampoule à vide. 10 Les ampoules à vide ont l'avantage d'éteindre l'arc électrique apparaissant à l'ouverture des contacts de l'interrupteur sans nécessiter de créer une atmosphère isolante dans le boîtier de l'interrupteur, le gaz SF6 classiquement employé pour 15 cela ayant l'inconvénient d'être polluant. Un tel interrupteur (ou disjoncteur) est décrit dans le document FR-A-2 937 786. L'ouverture ou la fermeture de la ligne est commandée par le mouvement d'un élément appelé sectionneur, disposé à travers une 20 portion de la ligne. La caractéristique de ce brevet antérieur est que l'ampoule à vide est placée sur une dérivation de la ligne, avec l'avantage qu'elle est parcourue par du courant électrique seulement à l'instant de l'ouverture, donc sans produire 25 d'échauffement important nécessitant une ampoule et des câbles dimensionnés pour y résister, et que la possibilité d'utiliser des ampoules à vide peu coûteuses rend leur emploi beaucoup plus intéressant. La dérivation comprend une partie mobile entre un 30 contact mobile de l'ampoule à vide et une pièce que l'on appellera une came, que le sectionneur intercepte 2 au cours de son mouvement d'ouverture, avant d'avoir complètement ouvert la ligne proprement dite. Cette interception permet de transférer progressivement le courant électrique sur la dérivation et l'ampoule à vide. La partie mobile de la dérivation est agencée de façon que le déplacement de la came entraîne celui du contact mobile et l'ouverture de l'ampoule à vide quand le sectionneur a ouvert complètement la portion principale de la ligne, et que le courant a été complètement transféré à la dérivation. Aucun arc électrique ne peut apparaître sur la ligne, l'ampoule en interdisant la formation. On peut envisager de construire la partie mobile de différentes façons, mais les agencements connus sont complexes puisqu'ils doivent à la fois permettre l'ouverture de l'ampoule sous l'impulsion du sectionneur, ramener l'ampoule à un état invariable (le plus souvent fermé) quand l'interception du sectionneur cesse et qu'ils sont relâchés, et aussi ne pas agir sur l'ampoule à vide ni permettre un passage de courant dans la dérivation pendant le mouvement inverse du sectionneur quand il referme la ligne, quoiqu'il intercepte de nouveau la came. Les mécanismes proposés dans le document antérieur comprennent en particulier des assemblages coulissants à glissière, leviers, ressorts, dont le nombre total de pièces est important et certains éléments doivent être fabriqués spécialement ; des interrupteurs ainsi construits peuvent donc avoir un coût et un encombrement élevés. Enfin, la conduction électrique le long de la partie mobile de la dérivation 3 est assurée par une tresse ou un autre élément souple disposé parallèlement au mécanisme de transmission de mouvement, et avec lequel toute interférence doit être évitée. Un objet important de l'invention est de perfectionner de tels interrupteurs à ampoule à vide sur une dérivation en les simplifiant, particulièrement à la partie mobile de la dérivation. EXPOSE DE L'INVENTION Sous une forme générale, l'invention concerne ainsi un interrupteur de courant, ou un disjoncteur, ou tout autre dispositif de coupure de courant, sur une ligne électrique, comprenant un sectionneur disposé à travers une section de la ligne et mobile de façon à ouvrir ou fermer la ligne ; une dérivation de la ligne qui est équipée d'une ampoule à vide, une première portion de la dérivation reliant la ligne à un contact fixe de l'ampoule à vide et une seconde portion de la dérivation étant mobile et comprenant un mécanisme de commande d'ouverture de l'ampoule à vide reliant un contact mobile, complémentaire du contact fixe, de l'ampoule à vide à une came mobile ; la came comprenant un contact et étant disposée de façon à être repoussée par le sectionneur entre des positions d'ouverture et de fermeture de la ligne, le sectionneur touchant le contact et la came en allant vers la position d'ouverture alors qu'il est encore dans la position de fermeture ; caractérisé en ce que le mécanisme de commande comprend un câble électrique souple tendu ; 4 ledit câble étant sollicité mécaniquement entre le contact mobile de l'ampoule à vide et la came, la came et ledit câble assurant la conduction électrique entre le contact mobile de l'ampoule à vide et le contact de la came. Le câble électrique est utilisé dans le mécanisme selon l'invention pour l'actionnement du système de coupure ainsi que pour le passage du courant. De fait, le câble permet de communiquer le mouvement d'une extrémité à l'autre de la partie mobile en imposant l'ouverture de l'ampoule à vide dans le sens d'ouverture du sectionneur mais en permettant à la came de céder sans effet sur la partie mobile dans le sens de fermeture. La conjugaison de la liaison électrique et de la liaison mécanique sur un même élément contribue beaucoup à simplifier le dispositif. Dans un mode de réalisation, la came est tournante autour d'un axe et comprend une poulie sur laquelle le câble s'enroule. Une telle disposition garantit avec simplicité un fonctionnement optimal de l'invention en guidant le câble et évitant ainsi des flottements. Avantageusement, la poulie est tangente à la direction de déplacement du contact mobile de l'ampoule, par exemple donnée par une tige, ce qui permet d'actionner l'ampoule parfaitement dans son axe. Le câble peut être tendu par un ressort, notamment orienté en exerçant un effort latéral sur lui. Le câble glisse alors avantageusement sur le ressort ; cette configuration permet de décaler légèrement dans le temps l'ouverture de l'ampoule. L'invention sera maintenant décrite plus en détail et dans ses différents aspects en liaison aux figures. La figure 1 illustre une réalisation de l'invention à un état de fermeture de la ligne, les figures 2 à 7 le déroulement d'un cycle d'ouverture et de refermeture de la ligne, et la figure 8 représente divers emplacements possibles de l'ampoule à vide. Ces figures sont données à titre purement illustratif, d'autres réalisations de l'invention restant possibles. La figure 1 représente les éléments d'un interrupteur conforme à l'invention à l'état de fermeture de la ligne ; d'autres détails pourront être trouvés en consultant FR-A-2 937 786 déjà mentionné. Une ligne électrique (1) comprend un sectionneur (2) apte à l'ouvrir ou à la fermer en tournant autour d'un axe (3) relié à une portion de la ligne (1), l'extrémité libre du sectionneur (2) touchant une portion opposée de la ligne (1) quand le sectionneur (2) établit un état de fermeture. Le dispositif comprend encore une dérivation (4) munie d'une ampoule à vide (5). Une première portion (6), fixe, de la dérivation (4) relie la portion de la ligne (1) du côté de l'extrémité libre du sectionneur (2) à un contact fixe (7) de l'ampoule à vide (5), et une seconde portion (8), mobile, relie un contact mobile (9) opposé au contact fixe (7) de l'ampoule à vide (5) à une came (10) composée d'une poulie (11) et d'un levier {12) fixés l'un à l'autre, la poulie (11) tournant autour d'un axe (13) en son centre et le levier (12) s'étendant de la poulie (11) à un endroit peu éloigné de l'extrémité libre du sectionneur (2) à l'état libre. 6 L'extrémité libre du levier (12) porte un contact électrique (14) dirigé vers le sectionneur (2). La seconde portion (8) de la dérivation (4) comprend surtout un câble électrique (15) s'étendant du contact électrique (14), avec lequel il forme un ensemble conducteur de courant, jusqu'à l'extrémité d'une tige (16) reliée au contact mobile (9) de l'ampoule à vide (5) et qui traverse l'enveloppe de ladite ampoule à vide (5). Le câble électrique (15) longe le levier (12), comprend un brin enroulé autour de la poulie (11) et s'étend devant un ressort (17) linéaire ; le ressort (17) est orienté perpendiculairement au câble électrique (15) sur lequel il tire de sorte à le fléchir entre l'ampoule à vide (5) et la poulie (11). Une séquence d'ouverture d'un interrupteur sera maintenant décrite à partir de l'état de fermeture de la figure 1. Le sectionneur (2) est tourné par un mécanisme (classique et non représenté) vers le levier (12), et il quitte peu à peu l'extrémité (18) de la ligne (1) sur laquelle son extrémité libre frotte. Il ne tarde pas à atteindre la came (10) en interceptant le contact électrique (14) (figure 2). Le courant électrique parcourant la ligne (1) est alors peu à peu commuté et transféré à travers la dérivation (4) à mesure que la superficie de contact entre le sectionneur (2) et l'extrémité (18) devient moins importante ; le câble (15) est sollicité mécaniquement et assure simultanément la conduction électrique. Le sectionneur (2) repousse le levier (12) et fait tourner la came (10) en tendant davantage le câble électrique 7 (15). Le vide dans l'ampoule (5) maintient le contact mobile (9) contre le contact fixe (7), de sorte que la traction du câble électrique (15) qui s'enroule autour de la poulie (11) est permise par une détente du ressort (17). Quand le sectionneur (2) a quitté l'extrémité (18), le courant passe entièrement par le câble électrique (15). Un état où le câble (15) est rectiligne entre la poulie (11) et la tige (16) du contact mobile (9) est atteint (figure 3). L'étape suivante est consécutive à un mouvement supplémentaire du sectionneur (2) et de la came (11) : le câble électrique (15), continuant à s'enrouler sur la poulie (11), devient actionneur mécanique du contact mobile (9) de l'ampoule à vide (5) en le tirant, et le sépare du contact fixe (7) (figure 4), ce qui ouvre l'ampoule à vide (5). Le câble électrique (15) coulisse sur le ressort (17). La ligne électrique (1) s'ouvre complètement. A l'étape suivante, représentée à la figure 5, le sectionneur (2) passe par-dessous l'extrémité du levier (12) en cessant d'intercepter la came (10), la partie mobile (8) de la dérivation (4) revient à son état initial et l'ampoule à vide (5) se referme, mais la ligne (1) reste ouverte. La refermeture de la ligne (1) est décrite d'abord à l'aide de la figure 6. Le sectionneur (2) intercepte le levier (12) du côté opposé au contact électrique (14) et le fait tourner dans le sens opposé à celui du mouvement d'ouverture précédemment décrit. La tension du câble électrique (15) est maintenue par la traction du ressort (17), de sorte que le câble 8 électrique (15) ne flotte pas même à cet état de plus grand déroulement de la poulie (11). A l'étape suivante (figure 7), le sectionneur (2) repasse par-dessous le levier (12), puis atteint l'extrémité (8). La came (10) revient ensuite à sa disposition de départ, et l'état de fermeture de la figure 1 est restauré. Un avantage de cette conception est que l'ampoule à vide (5) peut être placée avec beaucoup de liberté par rapport à la came (8). La figure 8 illustre quelques-uns des emplacements possibles, où le câble électrique (15) a des angles d'enroulement différents sur la poulie (11) en position relâchée de la came (10). Dans un mode de réalisation, le câble électrique (15) est serré sur le contact électrique (14) à l'extrémité du levier (12) par une patte vissée sur le levier (12) ; alternativement, le câble peut être fixé audit contact (14) par un autre moyen si nécessaire. Le câble électrique (15) peut être en acier ou en cuivre par exemple. Comme le dispositif est conçu pour que le courant emprunte la dérivation (4) pendant un instant très court, peu de chaleur y est dissipée, et un câble de section beaucoup plus mince que celle de la ligne (1) suffit, de sorte que sa souplesse n'est pas affectée et que la transmission mécanique peut être optimisée. Avantageusement, l'axe (13) est horizontal et la came (10) tourne donc dans un plan vertical en étant libre autour de l'axe (13), le levier (12) 9 pointant vers le bas : le câble électrique (15) est donc tendu par le moment de rotation dû au poids de la came (10) au repos, ainsi que par la tension du ressort (17). Le système est alors particulièrement simple. La tige (16) a une direction de préférence tangente à la poulie (11) afin que le câble électrique (15) exerce une force alignée avec la tige (16) quand il déplace le contact mobile (9), ce qui réduit les frottements sur l'ampoule à vide (5) et garantit son bon fonctionnement. Il est facile de régler les différents instants où les états principaux des séquences d'ouverture et de refermeture sont atteints, entre autres l'instant d'ouverture de l'ampoule à vide (5), par la longueur du câble électrique (15) en particulier. REVENDICATIONS1. Dispositif de coupure de courant sur une ligne (1) électrique, comprenant : un sectionneur (2), disposé à travers une section de la ligne et mobile entre des positions d'ouverture et de fermeture de la ligne ; une dérivation (4) de la ligne qui est équipée d'une ampoule à vide (5), une première portion (6) de la dérivation reliant la ligne à un contact fixe (7) de l'ampoule à vide et une seconde portion (8) de la dérivation étant mobile et comprenant un mécanisme de commande d'ouverture de l'ampoule à vide reliant un contact mobile (9), complémentaire du contact fixe, de l'ampoule à vide à une came (10) mobile ; la came (10) comprenant un contact (14) et étant disposée de façon à être repoussée par le sectionneur (2) entre les positions d'ouverture et de fermeture de la ligne, le sectionneur touchant le contact (14) de la came en allant vers la position d'ouverture alors qu'il est encore dans la position de fermeture ; caractérisé en ce que le mécanisme de commande comprend un câble (15) électrique souple tendu, ledit câble (15) étant sollicité mécaniquement entre le contact mobile (9) de l'ampoule à vide (5) et la came (10) et ledit câble (15) assurant la conduction électrique entre le contact mobile (9) de l'ampoule à vide (5) et le contact (14) de la came (10). 2. Dispositif de coupure de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la came (10) 11 est tournante autour d'un axe (13) et comprend une poulie (11) sur laquelle le câble (15) s'enroule. 3. Dispositif de coupure de courant selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe est horizontal, la came pointe vers le bas et tourne librement autour de l'axe, en étant seulement retenue par le câble. 4. Dispositif de coupure de courant selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le câble est tendu par un ressort (17). 5. Dispositif de coupure de courant selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort se déforme perpendiculairement au câble, et le câble (15) glisse sur le ressort (17) 6. Dispositif de coupure de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le câble (15) s'étend depuis le contact électrique (14) situé à une extrémité de la came jusqu'à une tige (16) solidaire du contact mobile (9) et sortant de l'ampoule à vide (5). 7. Dispositif de coupure de courant selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que la poulie (11) est tangente à une direction d'extension de la tige.30