Brevet FR2998413A1 — publié le 20140523

DISPOSITIF DE COMMANDE A RESSORT POUR UN DISJONCTEUR DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine des réseaux de distribution électrique moyenne et haute tensions, et en particulier les dispositifs de commande à ressorts pour les disjoncteurs. Art antérieur et problème posé De manière générale, les disjoncteurs utilisés dans les postes électriques sont couplés avec des dispositifs de commande. Ces derniers procurent l'énergie par, l'intermédiaire d'un couple, pour fermer et ouvrir les contacts mobiles du disjoncteur. Ces dispositifs de commande peuvent être hydrauliques, pneumatiques ou du type à ressort. Dans le cas du développement des systèmes de commande du type à ressort, plusieurs aspects ou critères sont à considérer : le fonctionnement, les performances, des éventuelles réductions de coûts, la sûreté, la sécurité, l'accessibilité. On éprouve en particulier le besoin de disposer de dispositifs de commande à ressort pour des disjoncteurs à durée de coupure de deux périodes. Les disjoncteurs haute tension, utilisés dans les réseaux électriques à 60 Hertz, doivent réagir dans un temps court, qui est limité à 33,3 millisecondes. Pour parer à un défaut, à une fréquence de 60 Hertz, la vitesse de déplacement des contacts dans le disjoncteur doit être optimalisée. Les dispositifs de commande à ressort récemment développés, doivent donc présenter une vitesse de déplacement des contacts mobiles accrue à l'intérieur du disjoncteur, sans pour cela devoir utiliser des ressorts du type « à énergie largement supérieure ». De plus, les dispositifs de commande à ressorts que l'on souhaite développer, doivent présenter une durée de vie de 40 ans, ou un nombre d'opérations d'ouverture/fermeture de l'ordre de 10 000 fois. Or, dans le document de Max SARDOU, intitulé « Light weight, low cost, composite coil springs are a reality, SAE 2005 », on montre l'utilisation de differents types de ressorts composites, tels que les ressorts hélicoïdaux et les ressorts recourbés en forme de C ou de Q. De tels ressorts en C ou en S2 ont été testés pendant des essais de fatigue. Parmi les avantages de ce type de ressort, on peut noter : - un fluage minimal ; - une haute fréquence de résonnance ; - la possibilité d'être utilisé dans des milieux plus ou moins corrosifs ou pollués. D'autre part, le document de brevet européen EP-0 658 909 et le document de brevet français FR-2 840 726 montrent des commandes mécaniques à ressort pour disjoncteurs moyenne ou haute tension. Dans ce type de mécanisme, le ressort est connecté à l'arbre d'entraînement, au moyen de dispositifs de tension, tels qu'une chaîne. Une telle chaîne est fixée à l'arbre d'entraînement par l'intermédiaire d'un système de levier. Pour que la chaîne applique un couple à l'arbre d'entraînement, on utilise une poulie pour changer la chaîne de direction. Une des extrémités du ressort est montée sur le carter du dispositif. L'autre extrémité du ressort peut donc être comprimée par la chaîne. On y utilise une roue dentée entraînée en rotation par le ressort depuis une première position angulaire vers une deuxième position angulaire et un pignon coopérant avec la roue dentée. Le type de ressort utilisé dans un tel mécanisme est de type hélicoïdal. Toutefois, ce type de ressort est relativement lourd et coûteux. Enfin, le document de brevet US-7 311 124 montre un procédé de fabrication de fils pour constituer des ressorts, entre autres des ressorts de compression. Or, c'est ce type de ressort qui est utilisé dans les dispositifs de commande à ressort. On éprouve donc le besoin d'équiper les dispositifs de commande à ressort pour les disjoncteurs moyenne et haute tensions, autrement que par ce type de ressorts.25 Résumé de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est un dispositif de commande à ressort pour un disjoncteur fonctionnant dans un réseau haute ou moyenne tension, le dispositif comprenant un arbre d'entraînement devant permettre d'actionner très rapidement au moins un contact mobile du disjoncteur. Selon l'invention, le ressort est un ressort composite recourbé, en forme de C ou de S2. Dans la réalisation principale de l'invention, le ressort comprend : - une première extrémité, qui a une forme en crochet et qui est fixée à un bâti du dispositif de commande ; et une deuxième extrémité, qui a une forme de crochet et qui est mobile, est fixée par pivotement à une extrémité distale d'un système à leviers fixé, lui-même, de manière solidaire à l'arbre d'entraînement par son autre extrémité. Dans la réalisation préférentielle de l'invention, le dispositif de commande possède un bâti constitué de deux flasques parallèles entre lesquels est fixée une tige fixe, et fixée à une première extrémité du ressort, la deuxième extrémité du ressort étant placée toujours entre les deux flasques constituant le bâti du dispositif. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de deux figures représentant respectivement : - figure 1, en vue cavalière, le ressort utilisé dans le dispositif de commande selon l'invention ; et - figure 2, en vue cavalière, un exemple de réalisation du dispositif de commande selon l'invention. Description détaillée d'une réalisation de l'invention Sur la figure 1, figure un ressort 1 en forme de C ou en forme d'oméga (2). On précise qu'il s'agit, selon l'invention, de ressort de type composite. Chacune de ces extrémités 2 et 3 a une forme en crochet. Le ressort 1 se présente sous la forme d'une lame recourbée. La première extrémité 2 est fixée à une tige fixe 5, fixée par rapport au bâti du dispositif de commande. La deuxième extrémité 3 en forme de crochet est mobile en ce sens que sa position peut varier par rapport à la tige fixe 5. Ainsi, la première extrémité 2 du ressort 1 reste dans une position fixe. La deuxième extrémité 3 du ressort 1, qui 30 est également en forme de crochet, est fixée autour d'une tige mobile 4 qui est mobile en position. En effet, cette tige mobile 4 est placée à l'extrémité d'un système à levier 7, c'est-à-dire placée entre les deux extrémités distales de deux leviers 7A et 7B qui sont parallèles. Les autres extrémités de ces deux leviers 7A et 7B sont fixées à un arbre d'entraînement 6, qui est cranté ou cannelé, de manière à pouvoir être solidaire en rotation avec ce dernier. Le ressort 1 est chargé en compression. A ce stade, la deuxième extrémité 3 du ressort 1 a une 10 première position déterminée par rapport à la première extrémité 2 du ressort 1. Lorsque le ressort 1 est subitement déchargé, c'est-à-dire qu'il se détend, la deuxième extrémité 3 s'éloigne un temps soit peu de la Première extrémité 2 du ressort 1. En d'autres termes, 15 le rayon de la courbure du ressort 1 augmente légèrement. Pour mieux définir cette déformation, on peut dire que la partie centrale 8 du ressort 1 se rapproche d'un plan défini par les axes des deux tiges fixe 5 et mobile 4. De fait de cette détente, la tige mobile 4 20 change de position et fait légèrement tourner le système de levier 7, entraînant ainsi en rotation l'arbre d'entraînement 6. Deux flèches montrent le mouvement vers le bas de la partie centrale 8 du ressort 1 et la rotation de l'arbre d'entraînement 6. 25 La solidarisation de l'arbre d'entraînement avec le système de levier 7 se fait, au moyen d'un système à crantage et/ou au moyen de cannelures. En référence à la figure 2, le ressort 1 est inséré dans un dispositif d'entraînement par 30 ressort, utilisé pour manoeuvrer les disjoncteurs haute tension. On peut d'ailleurs faire référence au document de brevet européen EP-0 658 909 qui montre un tel type de dispositif de commande. Ici le ressort 1 est intégré entre les deux flasques 10A et 10B du bâti du dispositif, qui sont placés de manière parallèle. Le ressort 1 est donc intégré en partie à l'intérieur du dispositif de commande. On distingue, sur cette figure 2, la tige immobile 5 fixée à la première extrémité 2 du ressort 1 qui est placée de manière fixe par rapport aux deux flasques 10A et 10B du bâti du dispositif de commande. Elle reste donc immobile pendant le fonctionnement du ressort 1. Le système de levier 7 dépasse par rapport aux deux flasques 10A et 10B, tout comme la tige mobile 4, qui est fixée à la deuxième extrémité 3 du ressort 1. La position du dispositif de levier 7 dépend donc du fait que le ressort 1 est chargé ou non. Du fait qu'il n'a pas été envisagé d'augmenter la hauteur des flasques 10A et 10B, le ressort et le dispositif de levier dépassent par le haut par rapport au bâti du dispositif de commande. On pourrait envisager d'augmenter la hauteur des deux flasques 10A et 10B pour qu'ils entourent entièrement le ressort 1 et le dispositif de levier 7. Le ressort 1 est donc utilisé pour les opérations d'ouverture du disjoncteur, nécessitant une très grande vitesse d'intervention. Concernant les fermetures du disjoncteur, on utilise, de façon connue, un ressort traditionnel, placé dans un boîtier 11, fixé au bâti, sur le côté de celui-ci. Le ressort de fermeture est généralement un ressort conventionnel hélicoïdal. Avantages de l'invention L'invention d'un ressort composite en forme recourbée en C ou en S2 permet une réduction de 10 % de la masse de l'ensemble. Du fait de cette réduction de masse, la 10 fréquence de résonnance du ressort est augmentée. En effet, en considérant la formule suivante : 1 f m où f est la fréquence de résonance du ressort et m la masse du ressort. Ceci peut avoir une importance 15 importante lors de la conception du dispositif de commande à ressort. L'utilisation de ressorts du type « composite » permet d'augmenter la durée de vie du dispositif de commande. On rappelle qu'un ressort de 20 type « recourbé », en forme de C ou de S2, de type « composite », peut endurer des tests d'efforts comportant 6 000 000 de cycles. Ce type de ressort présente une excellente résistance au fluage dans le temps. 25 Comparée à la solution présentée dans le document EP-0 658 909, aucune chaîne n'est utilisée dans le dispositif de commande selon l'invention, pour relier le ressort utilisé à l'arbre d'entraînement. Ceci minimise le taux de pannes potentielles de l'ensemble. Si ce type de dispositif de commande a été conçu pour équiper les disjoncteurs du type à isolation gazeuse (GIS), mais il peut également équiper les disjoncteurs à isolation par air, ce à bain d'huile ou ceux à faible volume d'huile. Les applications de toutes ces mises en oeuvre sont relativement diverses car elles concernent, 10 à la fois, les installations extérieures que les intérieures. REVENDICATIONS1) Dispositif de commande à ressort pour un 5 disjoncteur dans un réseau électrique à haute ou moyenne tension, le dispositif comprenant un arbre d'entraînement (6) devant permettre l'actionnement très rapide d'au moins un contact mobile du disjoncteur, caractérisé en ce que le ressort (1) est un 10 ressort composite, du type « recourbé » en forme de C ou de Q. 2) Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort à : - une première extrémité (2) qui a une 15 forme de crochet et qui est fixée à un bâti (10A, 10B) du dispositif de commande ; et - une deuxième extrémité (3), qui a une forme de crochet, qui est mobile et qui est fixée par pivotement à une extrémité distale d'un système à 20 leviers (7), l'extrémité distale du système à leviers étant fixée en rotation à l'arbre d'entraînement (6) par son autre extrémité. 3) Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bâti est 25 constitué de deux flasques parallèles (10A, 10B) entre lesquels est fixée une tige fixe (5), fixée à la première extrémité (2) du ressort (1), la deuxième extrémité (3) du ressort (1) étant mobile entre les deux flasques (10A, 10B). 30