[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.
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.
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.
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.