Mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture avec un verrouillage à bille

Description

[0001] L'invention porte sur un mécanisme pour insérer une résistance dans un interrupteur électrique lors d'une manoeuvre de fermeture de celui-ci de façon à limiter les effets des courants capacitifs présents sur la ligne de l'interrupteur. Plus particulièrement, l'invention porte sur un mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture pour un disjoncteur blindé haute tension. Ce type d'interrupteur comprend une enveloppe métallique qui s'étend suivant une direction axiale, généralement en tôle d'aluminium, remplie d'un gaz diélectrique dans laquelle sont montés deux équipages de contacts mobiles suivant la direction axiale, chaque équipage de contacts incluant un contact de courant permanent et un contact d'arc. Un des deux équipage de contacts est semi-mobile en ce sens que son déplacement suivant la direction axiale est coordonné avec le déplacement de l'autre équipage de contacts par l'intermédiaire d'un embiellage ou système de renvoi de mouvement. Pour équiper ce type d'interrupteur d'un mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture en modifiant le moins possible la structure de la chambre de coupure de l'interrupteur, on prévoie de prolonger le contact d'arc semi-mobile d'une tige métallique qui s'étend suivant la direction axiale entre ce contact d'arc et la résistance.

[0002] Un tel mécanisme connu comprend un tube métallique coaxial à la tige et coulissant en contact électrique sur celle-ci et dont une extrémité vient s'embrocher sur une borne conductrice de l'interrupteur pour court-circuiter la résistance. L'extrémité du tube venant s'embrocher sur la borne conductrice est formée d'une couronne de doigts flexibles. Un ressort est disposé entre un premier épaulement prévu sur la tige et un second épaulement prévu sur le tube de façon à être comprimé lors d'une première phase d'une manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur et exercer, lors d'une seconde phase de la manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur subséquente à la première phase, une force de rappel sur le tube pour le déplacer suivant ladite direction afin de le séparer de ladite borne. Quand l'interrupteur est fermé, la couronne de doigts du tube métallique est embrochée sur la borne conductrice qui est normalement reliée à une prise de l'interrupteur. Lors d'une opération d'ouverture, il est important que la couronne de doigts du tube métallique ne se débroche pas de la borne conductrice avant la séparation complète des contacts de l'interrupteur. C'est pourquoi, le mécanisme d'insertion de la résistance est conçu pour que l'effort du ressort comprimé reste toujours inférieur à l'effort de débrochage du tube, le débrochage de ce dernier se faisant par la mise en butée suivant la direction axiale de la tige du contact semi-mobile contre le tube métallique.

[0003] Outre le fait que la maîtrise de l'effort au niveau des doigts flexibles du tube métallique est délicate, l'usure dans le temps de ces doigts conduit à une perte de fiabilité du mécanisme d'insertion de la résistance de fermeture.

[0004] Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients.

[0005] A cet effet, l'invention a pour objet un mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture pour un interrupteur électrique comprenant un contact d'arc semi-mobile suivant, une direction axiale qui est solidaire d'une tige métallique qui s'étend suivant cette direction entre le contact d'arc et la résistance, ce mécanisme comprenant un tube métallique coaxial à la tige et coulissant en contact électrique sur celle-ci et dont une extrémité vient s'embrocher sur une borne conductrice de l'interrupteur pour court-circuiter la résistance, un ressort disposé entre un premier épaulement prévu sur la tige et un second épaulement prévu sur le tube de façon à être comprimé lors d'une première phase d'une manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur et exercer, lors d'une seconde phase de la manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur subséquente à la première phase, une force de rappel sur le tube pour le déplacer suivant ladite direction afin de le séparer de ladite borne, caractérisé en ce que le mécanisme comprend en outre un système avec au moins une bille qui verrouille le tube en déplacement selon ladite direction lors de la première phase d'ouverture et qui s'escamote lors de la seconde phase d'ouverture afin de libérer ledit tube en déplacement suivant ladite direction.

[0006] Le mécanisme d'insertion d'un résistance de fermeture selon l'invention est décrit ci-après en détail et illustré sur les dessins.

[0007] Les figures 1 à 4 montrent de façon très schématique le mécanisme d'insertion de la résistance lors de différentes phases d'une manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur.

[0008] Les figures 5 à 7 montrent de façon très schématique le mécanisme d'insertion de la résistance lors de différentes phases d'une manoeuvre de fermeture de l'interrupteur.

[0009] Le mécanisme d'insertion d'une résistance selon l'invention est prévu pour équiper notamment un disjoncteur blindé pour haute tension comprenant deux équipages de contacts mobiles l'un par rapport à l'autre suivant une direction axiale A et non représentés à gauche sur les figures. Un des équipages est semi-mobile suivant cette direction et comporte un contact d'arc prolongé d'une tige métallique 1 qui s'étend entre le contact d'arc et une résistance de fermeture non représentée à droite sur les figures.

[0010] Le mécanisme d'insertion selon l'invention est disposé en ligne avec la chambre de coupure du disjoncteur et en arrière du contact d'arc semi-mobile. Sur les figures, ce mécanisme comprend un tube métallique 2 qui est coaxial à la tige 1 et monté coulissant sur celle-ci. Le tube 2 est en contact électrique avec la tige 1 par l'intermédiaire de contacts glissants 3 entourant la tige 1 et disposés dans un premier alésage 4 du tube 2. L'extrémité du tube 2 qui fait face à la chambre de coupure du disjoncteur porte une couronne de doigts flexibles 5 qui viennent s'embrocher sur une borne conductrice 5' reliée électriquement à une prise de courant du disjoncteur.

[0011] De la gauche vers la droite sur les figures, le tube 2 comporte donc un premier alésage annulaire 4, suivi d'un premier épaulement annulaire 6 s'étendant radialement en direction de l'axe A, suivi d'un second alésage annulaire 7 avec un décrochement 8 revenant vers l'axe A, suivi d'un second épaulement annulaire 9 s'étendant en direction de l'axe A, suivi enfin d'un troisième alésage annulaire 10 dans lequel est prévu une gorge annulaire 11.

[0012] La tige 1 comporte de la gauche vers la droite, un collier 12 formant un épaulement annulaire qui est placé le long de la tige pour être déplacé entre l'épaulement 6 du tube 2 et le décrochement 8 de celui-ci, suivi d'une gorge annulaire 13 qui est placée le long de la tige pour être déplacée entre l'épaulement 9 et la gorge 11 du tube métallique 2.

[0013] Le bord arrière de la gorge 13 est constitué par l'extrémité en forme de congé d'une pièce tubulaire 14 sensiblement tronconique qui est coaxiale à la tige 1 et qui est disposée entre celle-ci et l'alésage 10 du tube 2. La pièce tubulaire 14 comporte un alésage annulaire 15 dont le fond fait face à l'extrémité en forme de congé, cet alésage 15 venant en appui contre un épaulement annulaire 16 d'extrémité de la tige 1. L'épaulement 16 est de préférence constitué par une pièce rapportée facilitant la mise en place des différents éléments du mécanisme autour de la tige 1. La tige 1, entre la gorge 13 et l'épaulement 16, présente encore un double décrochement 17 et 18, l'extrémité en forme de congé de la pièce tubulaire 14 coulissant sur la surface du premier décrochement 17 de la tige 1 suivant la direction A.

[0014] Un autre tube 19, fixe suivant la direction A et coaxial à la tige 1, est disposé entre l'alésage 10 et la pièce tubulaire 14. L'extrémité arrière du tube 2 est fermée par une douille 20 traversée de façon coaxiale par le tube 19. Des contacts glissants 21 sont disposés entre la douille 20 et le tube 19 pour permettre le passage du courant du tube 2 vers le tube 19 qui est relié électriquement à la résistance.

[0015] Un premier ressort de compression 22 est disposé entre l'épaulement 12 de la tige 1 et l'épaulement 9 du tube 1. Un second ressort de compression 23 est disposé entre le fond de l'alésage 15 de la pièce tubulaire 14 et l'épaulement 16 de la tige 1.

[0016] Dans le mécanisme d'insertion de la résistance selon l'invention, le tube 2 est verrouillé en déplacement suivant la direction A par un système à bille(s) 24 escamotable(s). Plus particulièrement, quand le disjoncteur est fermé, chaque bille 24 est engagée dans la gorge 11 du tube 2 et dans un trou 25 du tube 19 qui fait face à cette gorge, la bille 24 reposant sur la surface extérieure cylindrique de la pièce tubulaire 14. Sur les figures, une seule bille est représentée mais il faut comprendre que la butée comporte de préférence plusieurs billes réparties sur la circonférence de la gorge annulaire 11 en faisant face à plusieurs trous 25 également répartis sur la circonférence du tube 19. Lors d'une manoeuvre d'ouverture, la tige 1 est déplacée suivant la direction A de la gauche vers la droite sur les figures et quand la gorge 13 sur la tige 1 fait face au trou 25 dans le tube 19, la bille 24 s'escamote à l'intérieur de la gorge 13 pour libérer le tube 2 en déplacement suivant la direction A. Il est entendu que le déverrouillage du tube 2 s'effectue seulement après une séparation complète des contacts du disjoncteur correspondant à une certain déplacement de la tige 1. Avec le système à bille(s) escamotable(s) selon l'invention, il n'est pas nécessaire de contrôler l'effort qu'exercent les doigts 5 du tube 2 sur la borne 5'. Le débrochage s'effectue lorsque l'épaulement 12 de la tige 1 vient entraîner le tube 2 par l'intermédiaire de l'épaulement 8 sur une course suffisante suivant la direction axiale A.

[0017] Le fonctionnement du mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture selon l'invention est le suivant.

[0018] Figure 1, le disjoncteur est fermé. Les doigts 5 sont embrochés sur la borne 5'. La résistance est court-circuitée du fait que le courant passe du contact d'arc semi-mobile vers une prise de courant du disjoncteur par l'intermédiaire de la tige 1, des contacts glissants 3, du tube métallique 2, des doits 5 et de la borne conductrice 5'. La bille 24 est engagée dans la gorge 11 du tube 2 et dans un trou 25 du tube 19 ce qui fait que le tube 2 est verrouillé en déplacement suivant la direction A. Le ressort 22 est détendu entre les deux épaulements 6 et 9 et le ressort 23 est détendu entre le fond de l'alésage 15 et l'épaulement 16. L'extrémité en forme de congé de la pièce tubulaire 14 est en appui contre l'arrête du décrochement 17 la plus proche de la gorge 13.

[0019] Lors d'une première phase d'une manoeuvre d'ouverture du disjoncteur, figure 2, la tige 1 recule vers la droite sur la figure ce qui entraîne une compression du ressort 22 entre l'épaulement 12 de la tige 1 et l'épaulement 9 du tube 2 qui est resté fixe suivant la direction A puisque verrouillé en déplacement par le jeu de la bille 24 en prise dans la gorge 11 et dans le trou 25. Les doigts 5 sont toujours embrochés sur la borne conductrice 5'. En poursuivant son déplacement vers la droite, l'épaulement 12 de la tige 1 vient en butée contre le bord du décrochement 8 dans le tube 2 en même temps que la gorge 13 de la tige fait face au trou 25 du tube 19.

[0020] Figure 3, lors d'une seconde phase de cette manoeuvre d'ouverture, le déplacement combiné de la tige 1 et du tube 2 vers la droite force la bille 24 à s'escamoter à l'intérieur de la gorge 13 ce qui déverrouille le tube 2 en déplacement suivant la direction A. A partir de ce moment, les doigts 5 se séparent de la borne conductrice 5'.

[0021] Figure 4, la tige 1 poursuit encore son déplacement suivant la direction A vers la droite sur la figure et le ressort 22 préalablement comprimé se détend et exerce une force de rappel qui tend à déplacer vers la droite le tube 2. Le tube 2 coulisse donc sur la tige 1 jusqu'à ce que l'épaulement 6 arrive en butée contre l'épaulement 12. La course du tube 2 le long de la tige 1 doit être réglée pour assurer une isolation électrique entre les doigts 5 et la borne conductrice 5'. Le mécanisme est maintenant prêt pour une opération de fermeture avec insertion de la résistance.

[0022] Figure 5, lors d'une première phase de la manoeuvre de fermeture, la tige 1 est tirée vers la gauche sur la figure et entraîne dans la même direction le tube 2 par le jeu de l'épaulement 12 de la tige 1 qui vient en butée contre l'épaulement 6 du tube 2. Durant cette manoeuvre, les contacts d'arc du disjoncteur se rapprochent l'un de l'autre en même temps que les doigts 5 se rapprochent de la borne 5'. Quand l'arc électrique s'établit entre les contacts d'arc, la résistance est insérée du fait que le courant passe par la tige 1, les contacts glissants 3, le tube 2, les contacts glissants 21, le tube 19.

[0023] Figure 6, le déplacement combiné de la tige 1 et du tube s'est poursuivi et les doigts 5 sont maintenant embrochés sur la borne 5' ce qui court-circuite la résistance puisque le courant passe maintenant par la tige 1, les contacts glissants 3, les doigts 5 et la borne 5'. Pendant ce déplacement combiné de la tige 1 et du tube 2, la bille 24 est restée fixe suivant la direction A, car verrouillée dans le trou 25 du tube fixe 19 et dans la gorge 13 de la tige 1. Comme visible sur la figure 6, pendant ce déplacement combiné de la tige 1 et du tube 2, le bord arrière de la gorge 13 constitué par l'extrémité en forme de congé de la pièce tubulaire 14 est resté fixe suivant la direction A , ce qui fait que le ressort 23 a été comprimé entre le fond de l'alésage 15 de la pièce tubulaire 14 et l'épaulement 16 de la tige 1.

[0024] Figure 7, dès que la gorge 11 dans le tube 2 fait face au trou 25 dans le tube fixe 19, la bille 24 peut se dégager de la gorge 13 et s'escamoter à l'intérieur de la gorge 11, déverrouillant ainsi en déplacement la pièce tubulaire 14. Le ressort 23 préalablement comprimé peut donc se détendre et exercer une force de rappel qui entraîne en déplacement la pièce tubulaire 14 vers la gauche. La pièce tubulaire 14 coulisse par conséquent sous la bille 24 pour maintenir le tube 2 verrouillé en déplacement suivant la direction A de sorte que le mécanisme est prêt pour une nouvelle opération d'ouverture.

Revendications

1. Un mécanisme d'insertion d'une résistance de fermeture pour un interrupteur électrique comprenant un contact d'arc semi-mobile suivant une direction axiale (A) qui est solidaire d'une tige métallique (1) qui s'étend suivant cette direction entre le contact d'arc et la résistance, ce mécanisme comprenant un tube métallique (2) coaxial à la tige et coulissant en contact électrique sur celle-ci et dont une extrémité (5) vient s'embrocher sur une borne conductrice (5') de l'interrupteur pour court-circuiter la résistance, un ressort (22) disposé entre un premier épaulement (12) prévu sur la tige et un second épaulement (9) prévu sur le tube de façon à être comprimé lors d'une première phase d'une manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur et exercer, lors d'une seconde phase de la manoeuvre d'ouverture de l'interrupteur subséquente à la première phase, une force de rappel sur le tube pour le déplacer suivant ladite direction afin de le séparer de ladite borne, caractérisé en ce que le mécanisme comprend en outre un système avec au moins une bille (24) qui verrouille le tube en déplacement selon ladite direction lors de la première phase d'ouverture et qui s'escamote lors de la seconde phase d'ouverture afin de libérer ledit tube en déplacement suivant ladite direction.

2. Le mécanisme selon la revendication 1, dans lequel le système à bille(s) comprend une première gorge (11) prévue sur le tube, une première pièce tubulaire (19) qui est fixe suivant ladite direction et qui est disposée de façon coaxiale au tube entre celui-ci et la tige, un trou (25) dans ladite pièce tubulaire qui fait face à la première gorge en position de fermeture de l'interrupteur, une bille (24) s'engageant dans ladite gorge et dans le trou pour verrouiller le tube en déplacement selon ladite direction lors de la première phase d'ouverture, le système à bille(s) comprenant en outre une seconde gorge (13) qui est prévue sur la tige et dans laquelle s'escamote ladite bille lors de la seconde phase d'ouverture.

3. Le mécanisme selon la revendication 2, dans lequel la seconde gorge (13) prévue sur la tige comporte un bord coulissant suivant ladite direction, ce bord étant constitué par une seconde pièce tubulaire (14) coaxiale à la tige et qui coulisse le long de la tige, un second ressort (23) étant disposé entre un troisième épaulement (15) prévu sur ladite seconde pièce tubulaire et un quatrième épaulement (16) prévu sur la tige pour être comprimé lors d'une première phase d'une opération de fermeture de l'interrupteur jusqu'à ce que la première gorge prévue sur le tube métallique se présente face au trou prévu sur la première pièce tubulaire, la force de rappel exercée par le second ressort servant à engager la bille dans ledit trou de la première pièce tubulaire et ladite gorge du tube métallique et à déplacer ladite seconde pièce tubulaire suivant la direction axiale.

Ansprüche

1. Mechanismus zum Einfügen eines Schließwiderstands für einen elektrischen Schalter mit einem in einer Axialrichtung (A) halb-beweglichen Bogenkontakt, der mit einer Metallstange (1) einstückig ist, welche sich in dieser Richtung zwischen dem Bogenkontakt und dem Widerstand erstreckt, wobei der Mechanismus ein Metallrohr (2) umfasst, das koaxial zu der Stange ist und in elektrischem Kontakt auf dieser gleitet, und von der ein Ende (5) auf eine Leiterklemme (5') des Schalters aufgesteckt ist, um den Widerstand kurzzuschließen, eine Feder (22), die zwischen einer ersten, an der Stange vorgesehenen Schulter (12) und einer zweiten, am Rohr vorgesehenen Schulter (9) so angeordnet ist, dass sie während einer ersten Öffnungsbetätigungsphase des Schalters zusammengedrückt wird und während einer zweiten, der ersten Phase folgenden Öffnungsbetätigungsphase des Schalters eine Rückstellkraft auf das Rohr ausübt, um sich in der genannten Richtung zu bewegen, um dieses von der Klemme zu trennen,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus außerdem ein System mit mindestens einer Kugel (24) umfasst, welche das Rohr bei der Bewegung in der genannten Richtung während der ersten Öffnungsphase verriegelt und sich während der zweiten Öffnungsphase zurückzieht, um das Rohr bei der Bewegung in der genannten Richtung freizugeben.

2. Mechanismus nach Anspruch 1, wobei das Kugelsystem eine erste, am Rohr vorgesehene Kehlung (11), ein erstes rohrförmiges Teil (19), das in der genannten Richtung feststeht und koaxial zu dem Rohr zwischen diesem und der Stange angeordnet ist, und ein Loch (25) in dem rohrförmigen Teil, das der ersten Kehlung in der Schließstellung des Schalters gegenüberliegt, umfasst, wobei eine Kugel (24) mit der Kehlung und dem Loch in Eingriff kommt, um das Rohr bei seiner Bewegung in der genannten Richtung während der ersten Öffnungsphase zu verriegeln, und wobei das Kugelsystem eine zweite Kehlung (13) umfasst, die an der Stange vorgesehen ist und in die sich die Kugel während der zweiten Öffnungsphase zurückzieht.

3. Mechanismus nach Anspruch 2, wobei die zweite Kehlung (13), die an der Stange vorgesehen ist, eine Gleitkante in der genannten Richtung umfasst, wobei diese Kante aus einem zweiten rohrförmigen Teil (14) besteht, das koaxial zu der Stange ist und längs der Stange gleitet, wobei eine zweite Feder (23) zwischen einer an dem zweiten rohrförmigen Teil vorgesehenen dritten Schulter (15) und einer an der Stange vorgesehenen vierten Schulter (16) angeordnet ist, um während einer ersten Schließbetätigungsphase des Schalters zusammengedrückt zu werden, bis die an dem Metallrohr vorgesehene erste Kehlung dem an dem ersten rohrförmigen Teil vorgesehenen Loch gegenüber zu liegen kommt, wobei die von der zweiten Feder ausgeübte Rückstellkraft dazu dient, die Kugel mit dem Loch des ersten rohrförmigen Teils und der Kehlung des Metallrohrs in Eingriff zu bringen und das zweite rohrförmige Teil in der Axialrichtung zu bewegen.

Claims

1. A mechanism for inserting a closure resistor for an electrical switch containing a semi-moving arcing contact mounted to be semi-movable in an axial direction (A) and secured to a metal rod (1) which extends in said direction between the arcing contact and the resistor, the mechanism comprising: a metal tube (2) coaxial with the rod and mounted to slide in electrical contact thereon, and having an end (5) that plugs onto a conductive plug (5') of the switch so as to short-circuit the resistor; and a spring (22) disposed between a first shoulder (12) provided on the rod and a second shoulder (9) provided on the tube so as to be compressed during a first stage of switch opening, and so as to exert a return force on the tube to displace it in said direction in order to separate it from said plug during a second stage of switch opening subsequent to the first stage, said mechanism being characterized in that it further comprises a system having at least one ball (24) which locks the tube so as to prevent it from being displaced in said direction during the first opening stage, and which retracts during the second opening stage so as to release said tube so that it can be displaced in said direction.

2. The mechanism according to claim 1, in which mechanism the ball system comprises a first groove (11) provided in the tube, a first tubular piece (19) which is stationary in said direction and which is disposed coaxially with the tube between said tube and the rod, a hole (25) in said tubular piece, which hole faces the first groove when the switch is in the closed position, a ball (24) that engages in said groove and in the hole so as to lock the tube so as to prevent it from being displaced in said direction during the first opening stage, the ball system further comprising a second groove (13) which is provided in the rod and into which said ball retracts during the second opening stage.

3. The mechanism according to claim 2, in which mechanism the second groove (13) provided in the rod has an edge that slides in said direction, which edge is constituted by a second tubular piece (14) coaxial with the rod and mounted to slide along the rod, a second spring (23) being disposed between a third shoulder (15) provided in said second tubular piece and a fourth shoulder (16) provided on the rod so as to be compressed during a first stage of switch closure until the first groove provided in the metal tube faces the hole provided in the first tubular piece, the return force exerted by said second spring serving to engage the ball in said hole in the first tubular piece and in said groove in the metal tube, and to displace said second tubular piece in the axial direction.

Dessins