Brevet FR3124306A1 — publié le 20221223

Il est proposé un dispositif de coupure (50) d’un circuit électrique (30) de moyenne tension, comportant : - une ampoule à vide (1) comportant une électrode mobile (3), - un levier d’actionnement (4) lié à l’électrode mobile (3) et mobile entre une position d’ouverture (P1) et une position de fermeture (P2), - un isolateur (5) lié au levier d’actionnement (4), - une douille de commande (6) solidaire de l’électrode mobile (3), - un moyen de rappel élastique (7), exerçant un effort de rappel entre la douille de commande (6) et l’isolateur (5), dans lequel une course de déplacement (C1) du levier d’actionnement (4) est supérieure à la distance d’ouverture (D1) de telle sorte que la douille de commande (6) est éloignée de l’isolateur (5) lorsque le levier d’actionnement (4) est en position de fermeture (P2), le dispositif de coupure comportant une tige indicatrice (8) solidaire de la douille de commande (6), configurée pour s’étendre au moins en partie à l’extérieur de l’isolateur (5) lorsque le levier d’actionnement (4) est en position de fermeture (P2). Figure de l’abrégé : Figure 6 Dispositif de coupure d’un circuit électrique de moyenne tension La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de coupure de courant de moyenne tension, c’est-à-dire des tensions supérieures à 1 kV et allant généralement jusqu'à 52 kV, et d’intensité de l’ordre de 1000 à 3000 Ampère. L’invention concerne en particulier des dispositifs de coupure dans lesquels la coupure du courant est réalisée par l’ouverture d’une ampoule à vide disposée en série dans une branche principale d’un circuit électrique. L’ampoule à vide comprend une électrode mobile liée à une bielle de commande. La bielle de commande est liée à un levier de commande. Le levier de commande est mobile entre deux positions extrêmes définissant une course d’actionnement constante. Dans les deux positions extrêmes, le levier de commande est verrouillé puis déverrouillé selon l’action attendue : ouverture ou fermeture du dispositif de coupure. En actionnant le levier de commande, la bielle est déplacée et sépare ou rapproche l’électrode mobile de l’électrode fixe, ce qui ouvre ou ferme le circuit électrique. Lorsque le circuit est fermé, une pression de contact suffisante doit être garantie entre les deux électrodes de l’ampoule à vide, afin de résister aux forces de répulsion existant entre elles en raison du passage du courant. Pour assurer cette pression de contact, au moins un ressort est présent dans la liaison cinématique entre le levier de commande et la bielle, et la course du levier de commande est supérieure à la course minimale permettant d’assurer une mise en contact des électrodes de l’ampoule à vide. La surcourse permet donc de comprimer le ressort et ainsi d’appliquer une pression de contact minimale souhaitée. Cette surcourse apparaît dans la liaison entre le levier de commande et la bielle de commande. Par ailleurs, la course nécessaire à obtenir la mise en contact des électrodes de l’ampoule à vide évolue au cours du temps, en raison notamment de l’érosion des contacts, et de l’usure du mécanisme au fur et à mesure de l’utilisation du dispositif de coupure. Par conséquent, la compression du ressort créant la pression de contact évolue également, ce qui fait que la pression de contact évolue pendant la vie du produit. Afin de pouvoir alerter de la nécessité de réaliser une opération de maintenance sur l’appareillage ou de le remplacer, il est important de pouvoir déterminer tout au long de l’utilisation du produit la pression entre les électrodes de l’ampoule à vide. La surcourse entre le levier de commande et la bielle de commande est directement corrélée à la pression de contact. Il est donc important de pouvoir surveiller cette surcourse. Pour cette raison, certains constructeurs font le choix de disposer le ressort entre le levier de commande et la bielle de commande. Cette disposition permet d’avoir un accès et une visibilité aisés, hors zone sous tension, de la surcourse mentionnée, et permet l’implantation simple d’un capteur de position pour surveiller la surcourse en question. D’autre part, il est intéressant de minimiser la masse des pièces mobiles du dispositif de coupure disposées entre le ressort de pression de contact et le contact mobile, afin d’obtenir de meilleures performances d’ouverture du circuit. Certains constructeurs font alors le choix de disposer le ressort, permettant de créer la pression de contact souhaitée au plus près de l’électrode mobile, au niveau de la bielle de commande. La surcourse permettant l’enfoncement du ressort n’est alors plus apparente, ce qui ne permet plus une implantation aisée d’un capteur de position. Le but de l’invention est de fournir une solution permettant de minimiser la masse des pièces mobiles du dispositif tout en permettant de surveiller facilement la surcourse tout au long de l’utilisation du dispositif de coupure. Résumé A cette fin, l’invention propose un dispositif de coupure d’un circuit électrique moyenne tension, comportant : - une ampoule à vide comportant une électrode fixe et une électrode mobile , - un levier d’actionnement lié à l’électrode mobile, le levier d’actionnement étant mobile entre une première position dite position d’ouverture dans laquelle l’électrode mobile et l’électrode fixe sont distantes d’une distance d’ouverture, et une deuxième position dite position de fermeture dans laquelle l’électrode mobile et l’électrode fixe sont en contact de façon à permettre un passage du courant dans le circuit électrique , un passage du levier d’actionnement de la première position à la deuxième position définissant une course de déplacement , - un isolateur lié au levier d’actionnement , - un moyen de compression, exerçant un effort de répulsion entre l’électrode mobile et l’isolateur , dans lequel la course du levier d’actionnement est supérieure à la distance d’ouverture, le dispositif de coupure comportant : - une tige indicatrice liée mécaniquement à l’électrode mobile, configurée pour s’étendre au moins en partie à l’extérieur de l’isolateur lorsque le levier d’actionnement est en position de fermeture. La tige indicatrice étant liée à l’électrode mobile, la position de la tige indicatrice est représentative de la position de l’électrode mobile. La position de la tige indicatrice est aisément déterminable, puisqu’au moins une partie de cette tige indicatrice est située à l’extérieur de l’isolateur et est donc facilement accessible. Il est ainsi possible de déterminer facilement la position de l’électrode mobile. Il est ainsi possible de vérifier que l’amplitude de déplacement permet l’application d’une pression de contact suffisante entre les électrodes de l’ampoule à vide. Dans le cas où cette pression de contact est insuffisante, en raison de l’érosion des contacts des électrodes, un signal d’alerte peut être déclenché. Une action corrective peut également être réalisée. Par exemple, un réglage du dispositif de coupure peut éventuellement être effectué afin de retrouver une amplitude de déplacement suffisante d’une douille de commande mécaniquement liée à l’électrode mobile. Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : La tige indicatrice est configurée pour indiquer une distance entre l’électrode mobile et l’isolateur. La tige indicatrice est configurée pour indiquer une surcourse du levier d’actionnement par rapport à la distance d’ouverture entre l’électrode fixe et l’électrode mobile. Selon un mode de réalisation, la tige indicatrice est rigidement liée à l’électrode mobile. De préférence, la tige indicatrice est électriquement isolée par rapport à l’électrode mobile. Selon un mode de réalisation du dispositif de coupure, la tige indicatrice est électriquement isolante. La tige indicatrice est en résine époxy, ou en polyester. Selon un mode de réalisation, le dispositif de coupure comprend une douille de commande solidaire de l’électrode mobile, et le moyen de compression exerce un effort de répulsion entre la douille de commande et l’isolateur de façon à plaquer la douille de commande contre l’isolateur lorsque l’électrode mobile est distante de l’électrode fixe. Le moyen de compression est un moyen de rappel élastique. Par exemple, le moyen de compression est un ressort. Le ressort peut être un ressort hélicoïdal. L’électrode mobile est mobile en translation selon un axe longitudinal. Le levier d’actionnement est mobile en rotation autour d’un axe transversal. L’axe transversal est perpendiculaire à l’axe longitudinal. L’isolateur comporte un logement de réception de la douille de commande. Le logement de réception s’étend selon l’axe longitudinal. Le moyen de compression exerce un effort de rappel entre la douille de commande et l’isolateur de façon à plaquer la douille de commande contre une butée du logement de réception lorsque l’électrode mobile est distante de l’électrode fixe. Le moyen de compression est un ressort hélicoïdal s’étendant selon l’axe longitudinal. La butée comporte un orifice de passage de la douille de commande. La butée s’étend transversalement à l’axe longitudinal. La douille de commande comporte un épaulement configuré pour prendre appui contre la butée. Selon un mode de réalisation du dispositif de coupure, l’isolateur s’étend selon un axe longitudinal, et la tige indicatrice est parallèle à l’axe longitudinal. Selon un exemple de mise en œuvre du dispositif de coupure, la tige indicatrice traverse l’isolateur. Par exemple, la tige indicatrice est reçue dans un canal de passage de l’isolateur. La tige indicatrice est coaxiale avec l’isolateur. Le dispositif de coupure peut comporter un joint d’étanchéité radialement compris entre la tige indicatrice et le canal de passage de l’isolateur. Le joint d’étanchéité peut être un joint torique. Le joint torique est comprimé entre la tige indicatrice et le canal de passage de l’isolateur. Un taux de compression est supérieur ou égal à 5%. Le joint d’étanchéité peut être un joint à lèvres. Le joint d’étanchéité est par exemple un joint quadrilobe. Le canal de passage est coaxial avec l’isolateur. Le canal de passage comporte une première partie cylindrique d’un premier diamètre. Le canal comporte une deuxième partie cylindrique d’un deuxième diamètre, le deuxième diamètre de la deuxième partie cylindrique étant supérieur au premier diamètre de la première partie cylindrique. La tige indicatrice comporte un joint d’étanchéité radialement compris entre la tige indicatrice et la deuxième partie cylindrique. Selon un exemple de mise en œuvre, le dispositif de coupure comporte deux joints d’étanchéité radialement compris entre la tige indicatrice et la deuxième partie cylindrique, les deux joints d’étanchéité étant axialement décalés le long de la tige indicatrice. La tige indicatrice comporte une première partie cylindrique d’un troisième diamètre, et une deuxième partie cylindrique d’un quatrième diamètre, le quatrième diamètre étant supérieur au troisième diamètre. La deuxième partie cylindrique du canal de passage débouche dans le logement de réception du moyen de compression. Le moyen de compression entoure la deuxième partie cylindrique du canal de passage. Selon un mode de réalisation du dispositif de coupure, l’isolateur est lié à une platine de commande comportant un pivot s’étendant selon un axe transverse à l’axe longitudinal , le levier d’actionnement est lié au pivot de la platine de commande , l’isolateur est lié à la platine de commande par un système de réglage à vis-écrou configuré pour ajuster la position relative de l’isolateur par rapport à la platine de commande, de façon à ajuster la distance d’ouverture entre l’électrode mobile et l’électrode fixe lorsque le levier d’actionnement est dans la première position, et la tige indicatrice traverse le système de réglage vis-écrou. L’isolateur est disposé entre l’électrode mobile et le système de réglage. Selon un mode de réalisation du dispositif de coupure, la tige indicatrice est radialement extérieure à l’isolateur. La tige indicatrice peut comporter une portion cylindrique et un ensemble d’ailettes s’étendant transversalement à la portion cylindrique. Les ailettes ont une forme de disque. Les ailettes sont décalées le long de la portion cylindrique de la tige indicatrice. La distance entre deux ailettes consécutives est constante. La tige indicatrice est reliée à la douille de commande par une barre de liaison. La barre de liaison s’étend selon la direction transversale. Par exemple, la barre de liaison et la tige indicatrice forment un ensemble monobloc. Selon un mode de réalisation du dispositif de coupure, la tige indicatrice traverse une plaque de guidage. La plaque de guidage s’étend transversalement à la tige indicatrice. La plaque de guidage est fixée à la platine de commande. Selon un type de mise en œuvre, une portion de la tige indicatrice est en vis-à-vis d’un capteur de position rigidement lié à la platine de commande. La tige indicatrice comporte une cible magnétique. La cible magnétique est disposée à une extrémité axiale de la tige indicatrice. La cible magnétique est un aimant permanent. Le capteur de position est un capteur à effet Hall. Une extrémité axiale de la tige indicatrice affleure un bord d’un orifice de passage de la tige indicatrice lorsque le levier d’actionnement est en position d’ouverture. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : est une vue en coupe d’un dispositif de coupure selon un premier mode de réalisation de l’invention, est une autre vue en coupe de dispositif de coupure de la , est une vue partielle, en coupe, du dispositif de coupure de la , est une autre vue partielle, en coupe, du dispositif de coupure de la , est une vue en coupe d’un dispositif de coupure selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, est une vue partielle, en coupe, du dispositif de coupure de la , est une vue en perspective d’un dispositif de coupure selon le premier mode de réalisation de l’invention. Dispositif de coupure (50) d’un circuit électrique (30) moyenne tension, comportant : - une ampoule à vide (1) comportant une électrode fixe (2) et une électrode mobile (3), - un levier d’actionnement (4) lié à l’électrode mobile (3), le levier d’actionnement (4) étant mobile entre une première position dite position d’ouverture (P1) dans laquelle l’électrode mobile (3) et l’électrode fixe (2) sont distantes d’une distance d’ouverture (D1), et une deuxième position dite position de fermeture (P2) dans laquelle l’électrode mobile (3) et l’électrode fixe (2) sont en contact de façon à permettre un passage du courant dans le circuit électrique (30), un passage du levier d’actionnement (4) de la première position (P1) à la deuxième position (P2) définissant une course de déplacement (C1), - un isolateur (5) lié au levier d’actionnement (4), - un moyen de compression (7), exerçant un effort de répulsion entre l’électrode mobile (3) et l’isolateur (5), dans lequel la course (C1) du levier d’actionnement (4) est supérieure à la distance d’ouverture (D1), le dispositif de coupure comportant : - une tige indicatrice (8) liée mécaniquement à l’électrode mobile (3), configurée pour s’étendre au moins en partie à l’extérieur de l’isolateur (5) lorsque le levier d’actionnement (4) est en position de fermeture (P2). Dispositif de coupure (50) selon la revendication 1, dans lequel la tige indicatrice (8) est électriquement isolante. Dispositif de coupure (50) selon la revendication 1 ou 2, comprenant une douille de commande (6) solidaire de l’électrode mobile (3), dans lequel le moyen de compression (7) exerce un effort de répulsion entre la douille de commande (6) et l’isolateur (5) de façon à plaquer la douille de commande (6) contre l’isolateur (5) lorsque l’électrode mobile (3) est distante de l’électrode fixe (2). Dispositif de coupure (50) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’isolateur (5) s’étend selon un axe longitudinal (X), et dans lequel la tige indicatrice (8) est parallèle à l’axe longitudinal (X). Dispositif de coupure (50) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la tige indicatrice (8) traverse l’isolateur (5). Dispositif de coupure (50) selon la revendication précédente, dans lequel la tige indicatrice (8) est reçue dans un canal de passage (9) de l’isolateur (5). Dispositif de coupure (50) selon la revendication précédente, comportant un joint d’étanchéité (10) radialement compris entre la tige indicatrice (8) et le canal de passage (9) de l’isolateur (5). Dispositif de coupure (50) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le canal de passage (9) comporte une première partie cylindrique (17) de diamètre (d1), et une deuxième partie cylindrique (18) de diamètre (d2), le diamètre (d2) de la deuxième partie cylindrique 18 étant supérieur au diamètre (d1) de la première partie cylindrique 17, le dispositif de coupure (50) comportant deux joints d’étanchéité (10, 10’) radialement compris entre la tige indicatrice (8) et la deuxième partie cylindrique (18), les deux joints d’étanchéité (10, 10’) étant axialement décalés le long de la tige indicatrice (8). Dispositif de coupure (50) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’isolateur (5) est lié à une platine de commande (11) comportant un pivot (12) s’étendant selon un axe (Y1) transverse à l’axe longitudinal (X), dans lequel le levier d’actionnement (4) est lié au pivot (12) de la platine de commande (11), dans lequel l’isolateur (5) est lié à la platine de commande (11) par un système de réglage (35) à vis-écrou configuré pour ajuster la position relative de l’isolateur (5) par rapport à la platine de commande (11), de façon à ajuster la distance d’ouverture (D1) entre l’électrode mobile (3) et l’électrode fixe (2) lorsque le levier d’actionnement (4) est dans la première position (P1), et dans lequel la tige indicatrice (8) traverse le système de réglage vis-écrou. Dispositif de coupure (50) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la tige indicatrice (8) est radialement extérieure à l’isolateur (5). Dispositif de coupure (50) selon la revendication précédente, dans lequel la tige indicatrice (8) comporte une portion cylindrique (31) et un ensemble d’ailettes (32) s’étendant transversalement à la portion cylindrique. Dispositif de coupure (50) selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la tige indicatrice (8) traverse une plaque de guidage (13). Dispositif de coupure (50) selon l’une des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 9, dans lequel une portion de la tige indicatrice (8) est en vis-à-vis d’un capteur de position (14) rigidement lié à la platine de commande (11).