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(11) | EP 0 179 677 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Dispositif de commutation à composition variable |
| (57) Le dispositif selon l'invention fait intervenir un élément modulaire de base incorporant
au moins un dispositif interrupteur commandable, un élément modulaire de commande
de commutation directe (17) et/ou un élément modulaire de commande de commutation
indirecte (29). Cet élément de commande de commutation indirecte (29) agit sur l'élément
modulaire de base par l'intermédiaire d'un dispositif de déclenchement à accumulation
d'énergie potentielle (16). L'invention permet de réaliser, par assemblage de ces éléments modulaires, diverses fonctions de commutation telles que, par exemple, celles d'un interrupteur, d'un contacteur ou d'un contacteur-disjoncteur. |
[0001] La présente invention concerne un dispositif de commutation à composition variable faisant notamment invervenir :
- d'une part, un ou plusieurs dispositifs interrupteurs comprenant chacun au moins un élément de contact fixe, au moins un élément de contact mobile monté sur un équipage mobile, de manière à pouvoir prendre au moins deux positions, à savoir, une première position dans laquelle l'élément de contact mobile est appliqué contre l'élément de contact fixe (état fermé), et une deuxième position dans laquelle l'élément de contact mobile se trouve écarté de l'élément de contact fixe (état ouvert), et des moyens élastiques exerçant sur l'équipage mobile un effort tendant à amener l'élément de contact mobile dans l'une ou l'autre des deuxdites positions, et
- d'autre part, au moins un dispositif de commande et/ou de protection apte à provoquer un changement d'état de l'interrupteur, en exerçant sur l'équipage mobile une action antagoniste à celle des moyens élastiques.
[0002] Les dispositifs de commande et/ou de protection utilisables dans les dispositifs de commutation de ce genre peuvent être de nature variée ; ils peuvent notamment consister en :
- des dispositifs de commande manuelle,
- des dispositifs de commande automatique par exemple à électroaimant,
- des moyens de protection permettant de provoquer une commutation automatique du dispositif interrupteur lors de perturbations affectant le courant appliqué aux éléments de contact.
[0003] Ces dispositifs de commande et/ou de protection sont habituellement conçus de manière à produire une commutation du dispositif interrupteur compatible avec la fonction réalisée.
[0004] Ainsi, par exemple, dans le cas où le dispositif interrupteur est de type normalement fermé, les moyens de protection contre les surintensités dues par exemple à des court-circuits doivent être conçus de manière à produire des vitesses de coupure relativement élevées, pour éviter la détérioration des éléments de contact par l'arc de coupure.
[0005] Pour obtenir de telles vitesses de coupure, deux types de mesures peuvent être envisagés, séparément ou en combinaison.
[0006] Le premier type de mesures consiste à accroître l'effort exercé par le dispositif de commande et/ou de protection concerné, ce qui conduit, dans le cas où l'effort résistant de l'équipage mobile de l'interrupteur est important, à surdimensionner le dispositif de commande et les moyens qui lui sont associés.
[0007] Le deuxième type de mesures consiste à réduire au minimum l'effort résistant de l'équipage mobile :
- en diminuant la raideur des moyens élastiques associés à l'équipage mobile, ce qui, dans le cas d'un dispositif interrupteur de type normalement fermé, s'effectue au détriment de la qualité du contact électrique en position fermée, et/ou
- en limitant autant que possible le nombre de dispositifs interrupteurs associé à un dispositif de commande et en diminuant l'inertie des équipages mobiles de ces dispositifs interrupteurs, notamment en réduisant le nombre de contacts mobiles portés par ces équipages mobiles.
[0008] Il est clair que ces mesures vont à l'encontre du concept de composition variable du dispositif de commutation proposé qui implique la possibilité d'associations multiples de fonctions élémentaires et, en particulier, la commande de plusieurs interrupteurs pouvant chacun comprendre une pluralité d'éléments de contact fixes et mobiles, par un seul dispositif de commande et/ou de protection exigeant une vitesse de coupure rapide.
[0009] L'invention a pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose un dispositif de commutation à composition variable faisant intervenir un ensemble d'éléments modulaires assemblables les uns aux autres en vue de réaliser diverses fonctions de commutation telles que par exemple celles d'un interrupteur, d'un contacteur, d'un contacteur-disjoncteur, ledit ensemble comprenant, d'une part, au moins un élément modulaire de base incorporant un dispositif interrupteur commandable comportant :
- au moins un élément de contact fixe ;
- un équipage mobile comprenant au moins un élément de contact mobile et pouvant se déplacer entre deux positions, à savoir, une position dans laquelle l'élément de contact mobile est en contact avec l'élément de contact fixe, et une position dans laquelle l'élément de contact mobile est écarté de l'élément de contact fixe ;
- des moyens élastiques exerçant sur l'équipage mobile un effort tendant à l'amener dans une première des deuxdites positions, et
- un organe de manœuvre solidaire de l'équipage mobile ou faisant corps avec celui-ci, cet organe de manoeuvre comprenant au moins une surface d'appui sur laquelle peut être appliquée une force de commande antagoniste à celle des moyens élastiques, pour amener l'équipage mobile dans la seconde position, et, d'autre part, l'un au moins des éléments modulaires suivants :
un élément modulaire de commande de commutation directe comprenant des moyens d'actionnement à action directe, aptes à exercer sur la surface d'appui d'au moins un module de base, une action de commande suffisamment rapide, avec une force suffisante pour assurer une commutation correcte du dispositif de commutation, et
- un élément modulaire de commande de commutation indirecte comprenant des moyens d'actionnement qui, en réponse à un ordre trop lent et/ou à énergie insuffisante pour assurer une commutation correcte, agissent sur la surface d'appui d'au moins un élément modulaire de base par l'intermédiaire d'un dispositif de déclenchement à accumulation d'énergie potentielle.
[0010] Selon l'invention, ce dispositif est plus particulièrement caractérisé en ce que le dispositif de déclenchement à énergie potentielle peut prendre deux états stables, à savoir, un état armé et un état déclenché, ainsi que deux phases transitoires à savoir une phase d'armement et une phase de déclenchement, ce dispositif de déclenchement comprenant :
- des moyens d'actionnement pouvant prendre successivement deux positions stables correspondant aux deux susdits états, à savoir, une position déclenchée dans laquelle ils exercent sur la surface d'appui de l'organe de manoeuvre du dispositif interrupteur une action antagoniste à celle des moyens élastiques, pour assurer le maintien de l'équipage mobile dans la seconde position, et une position armée dans laquelle ils autorisent le retour de l'équipage mobile dans la première position ;
- des moyens d'accumulation d'énergie potentielle propres à stocker de l'énergie potentielle, lors de la phase d'armement, et de la restituer, sous forme d'énergie mécanique sur les moyens d'actionnement pour provoquer le passage de l'équipage mobile de la première à la seconde position, lors de la phase de déclenchement ;
- un dispositif d'armement comprenant au moins un organe d'armement sur lequel peut être appliquée une énergie lors de la phase d'armement et un mécanisme d'armement propre à faire passer, sous l'effet de ladite énergie, les moyens d'actionnement de la position déclenchée à la position armée et, parallèlement, à transmettre aux moyens d'accumulation une partie de ladite énergie, et
- un déclencheur comprenant au moins un organe de déclenchement sur lequel peut être appliquée au moins une action de commande pour engendrer la phase de déclenchement, cette action de commande pouvant être produite par un ou plusieurs dispositifs de commande et/ou de protection destinés à provoquer un changement d'état brusque de l'interrupteur.
[0011] Il convient de constater tout d'abord que, dans le dispositif précédemment décrit, les commandes émanant d'éléments de commande produisant un ordre à énergie et à vitesse suffisamment élevées pour assurer une commutation correcte du dispositif de commutation agissent directement sur une surface d'appui d'au moins un module de base. Cette action peut s'effectuer directement ou par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission mécanique, étant entendu que dans les deux cas, c'est l'effort exercé par l'élément modulaire de commande qui est utilisé pour effectuer la commutation. C'est la raison pour laquelle les éléments de commande de ce type ont été appelés éléments modulaires de commande de commutation directe.
[0012] Par contre, les commandes émanant d'éléments de commande produisant un ordre de commande à énergie et/ou à vitesse insuffisamment élevées agissent sur la surface d'appui du ou des modules de base par l'intermédiaire du susdit dispositif de déclenchement qui, par. la seule énergie potentielle précédemment accumulée, produit le déclenchement. C'est la raison pour laquelle ces éléments de commande ont été appelés éléments modulaires de commande de commutation indirecte.
[0013] Il convient de noter par ailleurs que pendant la phase d'armement, le stockage de l'énergie potentielle servant à la phase de déclenchement s'effectue pendant ou immédiatement après le passage de la position déclenchée à la position armée des moyens d'armement et donc, indépendamment de l'interrupteur, dont l'équipage mobile n'est alors sollicité que par les moyens élastiques qui lui sont associés. De même, la quantité d'énergie potentielle accumulée ne se trouve pas limitée par les caractéristiques mécaniques d'un interrupteur particulier. Il est donc possible d'utiliser un seul dispositif de déclenchement brusque pour plusieurs interrupteurs, en ajustant l'énergie potentielle stockée au niveau souhaité et, bien entendu, en utilisant des moyens de transmission mécanique appropriés entre les moyens d'actionnement du dispositif de déclenchement et la surface d'appui des organes de manoeuvre de ces interrupteurs.
[0014] De même, dans le cas où le déclencheur du dispositif de déclenchement est associé à plusieurs dispositifs de commande et/ou de protection, il est également possible de prévoir des moyens de transmission mécanique appropriés de l'action de commande de ces dispositifs audit déclencheur.
[0015] En outre, les forces de commande appliquées sur la surface d'appui de l'organe de manoeuvre de chacun des interrupteurs peuvent émaner d'une action directe d'un ou plusieurs dispositifs de commande, lesquels peuvent agir sur un ou plusieurs interrupteurs. Dans ce dernier cas, des moyens de solidarisation mécanique des organes de manoeuvre de l'ensemble des interrupteurs peuvent être prévus.
[0016] Comme précédemment mentionné, le dispositif de commutation peut faire intervenir un ou plusieurs interrupteurs de même type ou de type différent. Ces interrupteurs peuvent par exemple être de type normalement ouvert ou normalement fermé. Chaque interrupteur peut comprendre un ou plusieurs couples d'éléments de contact mobiles et fixes pouvant chacun assurer la fonction d'interrupteur de type normalement fermé et/ou normalement ouvert.
[0017] Selon un mode d'exécution particulièrement avantageux de l'invention, le susdit interrupteur, le dispositif de déclenchement et les différents dispositifs de commande sont, chacun, logés dans des boîtiers distincts pouvant s'assembler les uns aux autres selon la composition recherchée du dispositif de commutation.
[0018] Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une coupe schématique d'un dispositif de commutation selon l'invention faisant office de contacteur-disjoncteur à haut pouvoir de coupure.
Les figures 2 à 5 sont des représentations schématiques permettant d'illustrer le fonctionnement d'un dispositif de commutation du type de celui représenté sur la figure 1.
La figure 6 est un schéma électromécanique d'un contacteur du type de celui représenté sur la figure 1.
La figure 7 est une représentation schématique du circuit d'alimentation de la bobine de l'électoaimant utilisé sur la figure 6.
Les figures 8 et 9 sont des représentations schématiques d'un dispositif interrupteur pour circuit triphasé.
La figure 10 est une représentation schématique permettant d'illustrer les possibilités de combinaisons multiples du dispositif de commutation selon l'invention.
La figure 11 est une représentation schématique d'un dispositif de commutation monté en inverseur.
La figure 12 représente un dispositif de commutation réalisé à l'aide de blocs de fonction de structure modulaire.
[0019] Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif de commutation comprend tout d'abord un interrupteur commandable 1, logé à l'intérieur d'un boîtier 2, et comportant, de façon classique :
- deux éléments de contact fixes 3, 4 portés par deux conducteurs respectifs 5, 6 montés sur la paroi supérieure 7 du boîtier 2 ;
- un équipage mobile comprenant un porte-contact mobile 8 en un matériau électriquement conducteur et sur lequel sont montés deux éléments de contact mobiles 9, 10 destinés à coopérer avec les éléments de contact fixes respectifs 3, 4 ;
- un organe de manoeuvre consistant en un poussoir 12, en un matériau électriquement isolant, solidaire du porte-contact mobile 8 et passant au travers d'un orifice 12' prévu dans la paroi supérieure 7 du boîtier 2, dans l'espace compris entre les deux éléments de contact fixes 3, 4, et
- un ressort 13, disposé entre la paroi inférieure 14 du boîtier 2 et le porte-contact mobile 8 de manière à exercer une force tendant à amener les éléments de contact mobiles 9, 10 contre les éléments de contact fixes 3, 4.
[0020] Bien entendu, cet interrupteur peut en outre comprendre tous les équipements dont sont habituellement munis les interrupteurs tels que, par exemple, des ailettes de fractionnement des arcs 15, canaux de décompression, etc... Par ailleurs, les conducteurs 5 et 6 présentent une forme repliée permettant le développement des forces de répulsion agissant sur le porte-contact mobile 8 sous l'effet du courant circulant dans l'interrupteur.
[0021] Il est clair que du fait de l'action du ressort 13, cet interrupteur se trouve en position normalement fermée, l'ouverture étant alors obtenue en exerçant sur le poussoir 12 une pression axiale antagoniste à celle du ressort 13.
[0022] Comme précédemment mentionné, on peut distinguer deux types de commande d'ouverture de cet interrupteur 1, à savoir les commandes dites usuelles qui ne nécessitent pas de coupures brutales du circuit et les commandes exigeant des vitesses de coupure élevées, par exemple pour éviter la détérioration des éléments de contact 3, 4, 9, 10 par l'arc de coupure. Les commandes du premier type sont assurées par une action directe sur le poussoir 12, tandis que les commandes du deuxième type sont assurées par l'intermédiaire d'un déclencheur à accumulation d'énergie potentielle 16.
[0023] Dans l'exemple représenté sur la figure 1, à titre de commande du premier type, on a simplement représenté un électroaimant 17 logé à l'intérieur d'un boîtier 18 dont l'armature mobile 19 est accouplée à un levier oscillant 20 dont un bras 21 passe au travers du boîtier 18 et coopère avec le poussoir 12 de la façon suivante : A l'état excité, l'armature mobile 19 de l'électroaimant vient s'appliquer contre l'armature fixe 19' en faisant pivoter le levier 20 qui, en se dégageant de la butée 32, libère le poussoir 12 ; sous l'effet du ressort 13, les éléments de contact mobiles 9, 10, portés par le porte-contact 8, viennent donc s'appliquer sur les éléments de contact fixes 3, 4, l'interrupteur est alors à l'état fermé.
[0024] Dès que le courant cesse de circuler dans la bobine de l'électroaimant, l'armature mobile 19 qui se trouve sollicitée par un ressort (non représenté) s'écarte de l'armature fixe 19' ; le levier 20 bascule alors en repoussant le poussoir 12 à l'encontre de l'action du ressort 13, de sorte que les éléments de contact mobiles 9, 10 se trouvent écartés des éléments de contact fixes 3, 4 ; l'interrupteur est alors à l'état ouvert.
[0025] Bien entendu, l'invention ne se limite pas à ce seul mode de commande du premier type. A ce titre, l'interrupteur 1 pourrait également être actionné par un dispositif de commande manuel ou automatique agissant directement ou par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission sur le poussoir. Un tel mécanisme de transmission pourrait éventuellement comprendre, comme représenté en traits interrompus, une came 23 ou analogue, montée sur un axe rotatif 23' dont les mouvements de rotation sont commandés par un ou plusieurs dispositifs de commande. On notera en outre que l'axe 23' peut comprendre plusieurs cames coopérant chacune avec le poussoir d'un interrupteur respectif.
[0026] Les commandes du second type font quant à elles intervenir un dispositif de déclenchement à accumulation d'énergie potentielle 16 qui comprend, comme représenté sur la figure 1, une tige d'actionnement 24 située au droit du poussoi 12, un poussoir de réarmement 25 et un déclencheur 26.
[0027] Comme cela sera expliqué plus en détail à propos des figures 2 à 5, à l'état armé du dispositif de déclenchement 16, la tige d'actionnement 24 se trouve en position rentrée, position dans laquelle elle ne sollicite pas le poussoir 12 et habilite ainsi la fermeture de l'interrupteur 1. A partir de cette position, la phase de déclenchement s'obtient par un basculement du déclencheur 26 sous l'effet d'une action de commande (flèche 27). Ce basculement provoque un déploiement brutal de la tige d'actionnement 24 qui vient repousser le poussoir 12 en provoquant une ouverture à grande vitesse de l'interrupteur 1.
[0028] Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure 2, l'électroaimant est excité et le dispositif de déclenchement 16 est à l'état armé, état dans lequel la tige d'actionnement 24 est à l'état rétracté, tandis que le poussoir de réarmement 25 est à l'état enfoncé. Le poussoir 12 de l'interrupteur 1 n'est donc pas sollicité par une action extérieure et, en conséquence, l'équipage mobile sollicité par le ressort 13 est disposé en position de fermeture.
[0029] Il convient de noter que dans cet exemple, le dispositif de déclenchement comprend, à proximité du poussoir de réarmement 25, un poussoir d'arrêt 28, pouvant prendre deux positions inverses de celles du poussoir de réarmement 25, c'est-à-dire :
- une position déployée lorsque le poussoir de réarmement 25 est enfoncé, et
- une position enfoncée lorsque le poussoir de réarmement 25 est déployé.
[0030] L'enfoncement de ce poussoir d'arrêt 28, à partir de sa position déployée, provoque le passage à l'état déclenché du dispositif de déclenchement 16.
[0031] Comme précédemment mentionné, une action de commande exercée sur le déclencheur 26 dans le sens de la flèche 27 provoque le passage à l'état déclenché du dispositif de déclencheur. Au cours de la phase de déclenchement, sous l'effet de l'énergie potentielle stockée dans le dispositif de déclenchement 16, la tige d'actionnement 24 passe brutalement à l'état déployé en refoulant le poussoir 12, et en amenant, en conséquence, l'interrupteur 1 à l'état ouvert. Parallèlement, le poussoir d'armement 25 se dispose à l'état déployé, tandis que le poussoir d'arrêt 28 passe à l'état enfoncé (figure 3).
[0032] Dans cette position, l'électroaimant peut demeurer à l'état excité et rester dans la position où il se trouve dans les figures 2 et 3. Toutefois, le dispositif de déclenchement 16 peut également provoquer l'ouverture d'un contact auxiliaire interrompant l'alimentation de la bobine de l'électro-aimant, lorsqu'il se trouve à l'état déclenché. Dans ce cas, l'ouverture de l'interrupteur 1 par le dispositif de déclenchement se trouve confirmée par l'action du levier 20 qui vient alors prendre appui sur le poussoir 12, comme représenté figure 5.
[0033] Le retour à l'état armé du dispositif de déclenchement 16 s'obtient en exerçant sur le poussoir d'armement 25 une pression manuelle ou éventuellement automatique, provoquant son enfoncement.
[0034] Cette action entraîne à la fois, le retour du poussoir d'arrêt 28 en position déployée, le retour de la tige d'actionnement 24 à l'état rétracté et l'accumulation d'une quantité déterminée d'énergie potentielle destinée à être appliquée sur la tige d'actionnement 24 lors de la phase de déclenchement.
[0035] Lorsqu'il se trouve à l'état armé, le dispositif de déclenchement 16 ne s'oppose pas aux actions de commande exercées directement sur le poussoir 12 de l'interrupteur 1. Ainsi, par exemple, l'électroaimant pourra agir indépendamment sur l'interrupteur 1 en provoquant, selon le cas, soit son ouverture, soit sa fermeture.
[0036] Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le dispositif de déclenchement 16 se trouve à l'état armé, tandis que l'électroaimant est à l'état désexcité. Dans cette position, sous l'effet du ressort, l'armature mobile 19 de l'électroaimant s'est écartée de l'armature fixe 19' et a provoqué un basculement du levier 20 dont le bras 21 vient alors, par son extrémité, appuyer sur le poussoir 12, et maintenir ainsi l'interrupteur 1 à l'état ouvert.
[0037] Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la commande du déclencheur 26 du dispositif de déclenchement 16 est assurée, d'une part, par un électroaimant 29 faisant partie d'un dispositif de protection par exemple contre les surintensités brutales ou les court-circuits, et par un dispositif de transmission comprenant une came 30 coopérant avec le déclencheur 26 et montée sur un axe rotatif 31 pouvant être entraîné en rotation par un ou plusieurs dispositifs de commande prévus pour effectuer une coupure brusque de l'interrupteur. Il convient de noter à ce sujet que ces dispositifs de commande peuvent à la fois agir sur le déclencheur 26 et sur le poussoir 12 de l'interrupteur 1 ou le dispositif de transmission 23, 23' qui lui est associé.
[0038] La figure 6 est un schéma théorique d'un contacteur à haut pouvoir de coupure réalisable à partir d'une structure telle que celle représentée figure 1.
[0039] Dans cet exemple, l'interrupteur comprend au moins deux éléments de contact fixes 3, 4 raccordés aux deux parties 33, 34 d'une ligne de transport de courant. A ces deux éléments de contact fixes 3, 4 sont associés deux éléments de contact mobiles 9, 10 montés sur un porte-contact mobile 8 sollicité par un ressort 13 qui exerce une force F tendant à refermer l'interrupteur. L'ouverture de cet interrupteur peut être provoquée par une pluralité de moyens capables d'exercer sur l'équipage mobile 8 une force antagoniste à celle du ressort 13 et de valeur plus élevée. Dans cet exemple, ces moyens comprennent plus particulièrement :
- un dispositif de commande automatique A pouvant consister en l'électroaimant représenté sur les figures 1 et 2 à 5 ; ce dispositif de commande pouvant en outre comprendre quatre contacts auxiliaires K1, K2, K3 et K4 montés en série dans le circuit d'alimentation de la bobine B de l'électroaimant, comme représenté figure 7 ;
- un dispositif de commande M sensible à un manque de tension, par exemple sur les circuits de contrôle, le contact référencé CI figurant la commande par manque de tension, et
- un dispositif de déclenchement S du type de celui précédemment décrit dont le déclencheur est commandé par un détecteur de surintensité I, par un organe de détection Rth d'une élévation d'intensité se prolongeant dans le temps, par un détecteur de défaut D sensible à un défaut constaté dans la ligne ou dans un appareil alimenté par la ligne, ce détecteur de défaut pouvant avoir une action instantanée ou temporisée, directe ou différentielle, etc..., et par un organe de commande manuelle Ma.
[0040] Le dispositif de déclenchement S peut en outre actionner, grâce à une liaison mécanique ou électrique l'interrupteur auxiliaire KI de manière à provoquer la coupure du circuit qui alimente la bobine de l'électroaimant du dispositif de commande automatique A, en vue de confirmer la coupure de l'interrupteur provoqué par le dispositif de déclenchement S.
[0041] De même, l'organe de détection Rth, le détecteur de défaut D et le dispositif de commande M peuvent respectivement agir, d'une façon analogue sur les contacts auxiliaires K2, Kq, K4 du circuit d'alimentation de la bobine B de l'électroaimant A.
[0042] Il ressort clairement de la figure 6 que seuls le dispositif de commande A et le dispositif de commande sensible à un manque de tension M agissent directement sur l'équipage mobile 8 de l'interrupteur. Ceci implique que l'action de ces dispositifs de commande A et M soit suffisamment puissante et suffisamment rapide pour obtenir une bonne commutation. Par contre, les moyens de commande ayant des mouvements trop lents et/ou insuffisamment puissants tels que l'organe de détection Rth, le détecteur de défaut D, le détecteur de surintensité I, et l'organe de commande manuelle Ma agissent sur le dispositif de déclenchement S.
[0043] Une attention particulière doit être apportée aux fonctions Rth et D. Ainsi qu'il vient d'être dit, ces protections agissent, respectivement par les liaisons m et o, sur le dispositif de déclenchement S quand on veut une vitesse d'ouverture de C supérieure à celle obtenue par le dispositif à commande directe. Il est bien évident que lorsque les surcharges surveillées par Rth et/ou lorsque les défauts détectés par D peuvent être supportés pendant des durées nettement supérieures au temps de réponse du dispositif à commande directe, le dispositif de déclenchement peut ne pas être nécessaire et les susdites protections n'agissent alors que sur les contacts auxiliaires K2, K3 par les liaisons respectives n et p.
[0044] Il convient de noter que l'invention ne se limite pas à un interrupteur présentant une structure telle que celle représentée sur les figures 1 à 6.
[0045] En effet, cet interrupteur pourrait tout aussi bien comprendre un équipage mobile comprenant une pluralité de couples, éléments de contact fixes/éléments de contact mobiles, conçus pour un fonctionnement de type normalement ouvert et/ou de type normalement fermé.
[0046] A titre d'exemple, les figures 8 et 9 représentent schématiquement un dispositif de commutation pour circuit triphasé faisant intervenir, montés sur un même équipage mobile, trois couples d'éléments de contact mobiles 9', 9", 9"'-10', 10", 10"' coopérant avec trois couples d'éléments de contact fixes 3', 3", 3"' - 4', 4", 4"' respectifs. Dans cet exemple, l'équipage mobile 35 qui est, comme précédemment, sollicité par un ressort 36, comprend trois évidements ou cages 37 au travers de chacun desquels passe un porte-contact mobile 38 muni de deux contacts mobiles 9' - 10', . 9" - 10", 9"' - 10"' qui coopèrent avec deux contacts fixes respectifs 3' - 4', 3" - 4", 3"' - 4"'. La liaison entre chacun des porte-contacts mobiles et l'équipage mobile est assurée par un ressort de compression 38'agissant dans le même sens que le ressort 36.
[0047] Ainsi, l'équipage mobile 35, qui peut être réalisé en un matériau léger pour permettre d'obtenir des vitesses de coupure élevées, est rappelé en position de travail (position fermée de l'interrupteur) par le ressort 36, les forces au contact étant fournies par les ressorts 38'.
[0048] La figure 10 illustre les multiples compositions que peut prendre le dispositif de commutation selon l'invention.
[0049] Ce dispositif de commutation fait intervenir trois interrupteurs commandables, à savoir :
- un interrupteur de type normalement ouvert 40, comprenant au moins deux éléments de contact fixes 41, au moins deux éléments de contact mobiles 42 portés par un équipage mobile 43 sollicité par un ressort 44 dans le sens de l'ouverture et un poussoir 45 solidaire de l'équipage mobile 43,
- un interrupteur 46 de type normalement fermé d'un type similaire à celui représenté sur la figure 1 et comprenant, au moins, deux éléments de contact fixes 3, 4, deux éléments de contact mobiles 9, 10 portés par un équipage mobile 8 sollicité à la fermeture par un ressort 13 et un poussoir 12 solidaire de l'équipage mobile 8, et
- un interrupteur 47 comprenant au moins deux contacts à fonctionnement inversé, à savoir un premier contact faisant intervenir un élément de contact fixe 48 et un élément de contact mobile 49 monté à l'une des extrémités d'un levier oscillant 50, et un second contact faisant intervenir un élément de contact fixe 51 et un élément de contact mobile 52 monté à l'autre extrémité du levier oscillant 50, ce levier oscillant étant sollicité d'un côté par un ressort 53 tendant à assurer l'ouverture de l'un des contacts et la fermeture de l'autre, et étant solidaire, de l'autre côté, d'un poussoir de commande 54.
[0050] L'interrupteur 40 est commandé par un dispositif de commande automatique 55, par un dispositif de commande manuelle 5e à déclenchement brusque et un dispositif de transmission 57 actionné par l'organe de manoeuvre 58 d'un dispositif de déclenchement 59 du type de celui précédemment décrit.
[0051] L'interrupteur 46 est commandé, par le dispositif de transmission 57, par un dispositif de commande manuelle 60 à déclenchement brusque et par un dispositif de transmission 61 actionné notamment par un dispositif de commande automatique 62.
[0052] Avantageusement les dispositifs de commande automatique 55 et 62 sont conçus de manière à avoir une vitesse d'actionnement suffisante pour assurer la commutation dans les conditions de charge normales (ils peuvent consister par exemple en des électroaimants).
[0053] L'interrupteur 47 est commandé par le dispositif de transmission 61 et par un dispositif de déclenchement 63 analogue au dispositif 59.
[0054] Le déclencheur 64 du dispositif de déclenchement 59 est lui- même commandé par deux dispositifs de commande et/ou de protection 65, 66, et par un dispositif de transmission 67 actionné par deux dispositifs de commande et/ou de protection 68, 69.
[0055] Le déclencheur 71 du dispositif de déclenchement 63 est quant à lui commandé par le dispositif de transmission 67 et par un dispositif de commande et/ou de protection 72 par exemple.
[0057] A titre indicatif, les dispositifs de commande et/ou de protection 65 et 66 peuvent respectivement consister en un dispositif de protection thermique et un dispositif de commande manuelle. Les dispositifs de commande 68 et 69 peuvent consister en des déclencheurs à manque de tension, des déclencheurs magnétiques, etc... qui constituent des protections à action rapide. Le dispositif 72 peut alors consister en un poussoir pneumatique, hydraulique, etc... de vitesse quelconque.
[0058] Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la configuration précédemment décrite, étant entendu qu'il existe de multiples combinaisons possibles, que l'homme de l'art pourra utiliser en fonction du problème spécifique qui lui est posé.
[0059] Ainsi les poussoirs 45, 12, 54 des interrupteurs 40, 46 et 47 peuvent être reliés par une tige de transmission schématisée sur la figure 10 par la réunion des dispositifs de transmission 57 et 61 et par les extensions représentées en traits interrompus, de manière à obtenir une commande simultanée des trois interrupteurs 40, 46 et 47 quel que soit l'ordre de commande.
[0060] Cette tige de transmission est par ailleurs conçue de manière à être actionnée par les dispositifs de commande automatique 55, 62, par les dispositifs de déclenchement 59, 63 et par les dispositifs de commande manuelle à déclenchement brusque 56 et 60 dont on a représenté les liaisons respectives en traits interrompus.
[0061] A titre d'exemple, la figure 11 montre un dispositif de commutation assurant la fonction d'inverseur. Ce dispositif fait intervenir :
- deux interrupteurs 75, 76 de type normalement fermé comprenant chacun trois couples de contact fixes 77, 78 (dont un seul a été représenté) coopérant avec trois couples respectifs de contact mobiles 79, 80 portés par un équipage mobile 81, 82 sollicité par un ressort 83, 84 et muni d'un poussoir 85, 86,
- deux dispositifs de commande automatique consistant chacun en un électroaimant 87, 88 du type de ceux précédemment décrits, dont on n'a représenté que l'armature fixe 89, 90 et l'armature mobile 94, 95, et
- un dispositif de déclenchement du type de celui précédemment décrit incluant, pour la commande du déclencheur, les dispositifs de commande et de protection.
[0062] Dans cet exemple, l'armature mobile 94, 95 de chacun des électroaimants comprend deux tourillons 96, 97 latéraux sur lesquels viennent s'engager les extrémités 98, 99 en forme de fourche d'un levier oscillant formé à l'aide d'un fil métallique ou plastique en forme de U dont les ailes 101, 102 sont repliées à angle droit dans leur partie médiane en formant une boucle 103, 103' au travers de laquelle passe un axe d'articulation 104, 105. L'âme 106 de ce levier oscillant porte un patin 107 situé au droit du poussoir 85, 86 de l'interrupteur correspondant 75, 76. Le fonctionnement des deux contacteurs constitués par les interrupteurs 75, 76 et les électroaimants 87, 88 est identique à celui précédemment décrit. Cependant, pour obtenir la fonction d'inverseur, le circuit d'alimentation des bobines des deux électroaimants 87, 88 est prévu, de manière à ce que, quand l'une des bobines est excitée, l'autre est au repos.
[0063] Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure 11, l'électroaimant 87 est excité et, en conséquence, l'interrupteur 75 se trouve en position fermée. A l'inverse, l'électroaimant 88 est au repos et maintient ouvert l'interrupteur 76.
[0064] En outre, aux deux électroaimants 87, 89 est associé un dispositif de verrouillage mécanique L1, L2 permettant le maintien à l'état ouvert de l'un des électroaimants quand le deuxième est fermé.
[0065] Dans cet exemple, le dispositif de déclenchement 93 est conçu pour agir sur les poussoirs 85, 86 des interrupteurs 75, 76 par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission consistant en un palonnier en forme de U dont les ailes 109, 110 sont articulées par leurs extrémités sur les tourillons 104 et 105 et dont l'âme 111 porte, au droit des poussoirs 85, 86 des patins d'appui 113, 114. La tige d'actionnement l12 du dispositif de déclenchement 93 est alors conçue de manière à agir sur la partie centrale de l'âme 111 du palonnier. Ainsi, lors du déclenchement, la tige d'actionnement 112 qui passe à l'état déployé, provoque le basculement du palonnier 109, 110, 111. Au cours de ce basculement, le poussoir 85 de l'interrupteur 75 qui se trouvait à l'état fermé est brutalement repoussé par le patin d'appui 113 correspondant, jusqu'à l'ouverture totale de l'interrupteur
[0066] 75. Par contre, l'interrupteur 76 déjà ouvert ne se trouve pas sollicité. Quel que soit l'état d'excitation des électroaimants 87, 88, les interrupteurs demeureront ensuite à l'état ouvert tant que le réarmement du dispositif de déclenchement 93 ne sera pas effectué.
[0067] Le fait de n'associer aux deux dispositifs de commande automatique 87, 88 qu'un seul dispositif de déclenchement 93 constitue un avantage économique évident surtout si l'on considère que le réglage des protections est identique à ce qu'il serait si le dispositif de déclenchement n'était associé qu'à un seul dispositif de commande automatique comme pour le cas de la commande d'un moteur à un seul sens de marche.
[0068] Un avantage important du dispositif de commutation selon l'invention, consiste en ce qu'il peut être réalisé par un assemblage approprié d'éléments modulaires, à savoir
- au moins un élément modulaire de base incorporant le susdit dispositif interrupteur et, selon le cas,
- au moins un élément modulaire de commande automatique incluant un électroaimant, et/ou
- au moins un élément modulaire de commande de commutation rapide incluant le susdit dispositif de déclenchement ainsi qu'éventuellement un ou plusieurs dispositifs de protection, et/ou
- au moins un élément modulaire de protection destiné à agir sur le dispositif de déclenchement.
[0069] Dans ce cas, les susdits éléments modulaires de commande automatique, de commande de commutation rapide et de protection comprennent des moyens permettant leur assemblage et leur fixation sur l'élément de base, ainsi que des moyens de couplage électriques et de transmission mécanique appropriés aptes à réaliser les liaisons électriques et les transmissions mécaniques précédemment décrites.
[0070] Ainsi, à titre d'exemple, la figure 12 montre un contacteur du type de celui représenté sur la figure 1 comprenant :
- un élément modulaire de base 120 de forme sensiblement rectangulaire avec une face avant étagée 121 conçue pour permettre l'assemblage des éléments modulaires de commande et/ou de protection ; et une face arrière 122 comprenant un évidement transversal 123 de profil sensiblement en queue d'aronde pour permettre sa fixation sur un rail de fixation ; cet élément modulaire de base comprenant en outre des moyens de connexion amont 124 et des moyens de connexion aval respectivement prévus sur ses deux extrémités opposées 125, 126,
- un élément modulaire de commande automatique 127 qui vient se monter sur la face 121 du module de base 120, du côté des moyens de connexion amont, cet élément comprenant un dispositif de connexion 128 pour le raccordement de la bobine de l'électroaimant, et
- un élément modulaire de commande de commutation rapide 129, dont on voit le poussoir d'armement 130 et le poussoir d'arrêt 131.
- au moins un élément de contact fixe (3, 4),
- un équipage mobile (8) comprenant au moins un élément de contact mobile (9, 10) et pouvant se déplacer entre deux positions, à savoir, une position dans laquelle l'élément de contact mobile (9, 10) est en contact avec l'élément de contact fixe (3, 4), et une position dans laquelle l'élément de contact mobile (9, 10) est écarté de l'élément de contact fixe (3, 4),
- des moyens élastiques (13) exerçant sur l'équipage mobile (8) un effort tendant à l'amener dans une première des deuxdites positions, et
- un organe de manoeuvre (12) solidaire de l'équipage mobile (8) ou faisant corps
avec celui-ci, cet organe de manœu- vre (12) comprenant au moins une surface d'appui
sur laquelle peut être appliquée une force de commande antagoniste à celle des moyens
élastiques pour amener l'équipage mobile (8) dans la secbnde position,
et d'autre part, au moins deux types d'éléments modulaires de commande pouvant s'assembler
sur le module de base, à savoir :
- un élément modulaire de commande de commutation directe comprenant des moyens d'actionnement à action directe, aptes à exercer sur la surface d'appui d'au moins un module de base, une action de commande suffisamment rapide avec une force suffisante pour assurer une commutation correcte ;
- un élément modulaire de commande de commutation indirecte comprenant des moyens
d'actionnement qui, en réponse à un ordre trop lent ou à énergie insuffisante pour
assurer une commutation correcte agissent sur la surface d'appui d'au moins un élément
modulaire de base par l'intermédiaire d'un dispositif de déclenchement à accumulation
(16) d'énergie potentielle,
caractérisé en ce que ledit dispositif de déclenchement à énergie potentielle peut
prendre deux états stables, à savoir, un état armé et un état déclenché, ainsi que
deux phases transitoires à savoir une phase d'armement et une phase de déclenchement,
ce dispositif de déclenchement (16) comprenant plus particulièrement :
- des moyens d'actionnement (24) pouvant prendre successivement deux positions stables correspondant aux deux susdits états, à savoir, une position déclenchée dans laquelle ils exercent sur la surface d'appui de l'organe de manoeuvre (12) du dispositif interrupteur (1) une action antagoniste à celle des moyens élastiques, pour assurer le maintien de l'équipage mobile dans la seconde position, et une position armée dans laquelle ils autorisent le retour de l'équipage mobile (8) dans la première position ;
- des moyens d'accumulation d'énergie potentielle propres à stocker de l'énergie potentielle, lors de la phase d'armement, et de la restituer, sous forme d'énergie mécanique sur les moyens d'actionnement (24) pour provoquer le passage de l'équipage mobile (8) de la première à la seconde position, lors de la phase de déclenchement ;
- un dispositif d'armement comprenant au moins un organe d'armement (25) sur lequel peut être appliquée une énergie lors de la phase d'armement et un mécanisme d'armement propre à faire passer, sous l'effet de ladite énergie, les moyens d'actionnement (24) de la position déclenchée à la position armée et, parallèlement, à transmettre aux moyens d'accumulation une partie de ladite énergie, et
- un déclencheur comprenant au moins un organe de déclenchement (26) sur lequel peut être appliquée au moins une action de commande pour engendrer la phase de déclenchement, cette action de commande pouvant être produite par un ou plusieurs dispositifs de commande et/ou de protection destinés à provoquer un changement d'état brusque de l'interrupteur.
caractérisé en ce que ledit dispositif de déclenchement, à l'état armé habilite l'action de l'élément modulaire de commande de commutation directe et le rend inopérant à l'état déclenché.
caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs dispositifs interrupteurs (40, 41) associés à un dispositif de déclenchement brusque (59) et un dispositif de transmission mécanique (57) assurant la liaison entre les moyens d'actionnement (58) du dispositif de déclenchement (59) et la surface d'appui des organes de manoeuvre (12, 45) desdits interrupteurs (40, 46).
caractérisé en ce que l'un au moins des susdits éléments modulaires de commande de commutation directe consiste en un dispositif de commande automatique comprenant un électroaimant dont l'armature est accouplée à un levier oscillant (20) dont un bras (21) coopère avec l'organe de manoeuvre d'au moins un élément modulaire de base, directement ou par l'intermédiaire de moyens de transmission mécanique.
caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de transmission mécanique (61) des actions de commande de plusieurs éléments modulaires de commande de commutation directe (68, 69) sur la surface d'appui de l'organe de manoeuvre (12) d'un élément modulaire de base.
caractérisé en ce que le déclencheur (64) du dispositif de déclenchement (59) est relié à plusieurs dispositifs de commande et/ou de protection (68, 69) par l'intermédiaire de moyens de transmission mécanique (67).
caractérisé en ce que l'organe d'armement (25) du dispositif de déclenchement (16) est actionnable à la main.
caractérisé en ce que ledit dispositif interrupteur (47) comprend un ou plusieurs couples d'éléments de contact mobiles et fixes (48-49, 51-52) pouvant chacun assurer la fonction d'interrupteur de type normalement fermé et/ou normalement ouvert.
caractérisé en ce que ledit dispositif de déclenchement (S) comprend des moyens pour provoquer la coupure du circuit qui alimente la bobine dudit électroaimant (A).
caractérisé en ce que ledit dispositif de commande et/ou de protection (M) comprend des moyens pour provoquer la coupure du circuit qui alimente la bobine de l'électroaimant (A).
caractérisé en ce que l'un au moins des dispositifs de détection commandant le déclencheur du dispositif de déclenchement (S) comprend des moyens pour provoquer la coupure du circuit qui alimente la bobine de l'électroaimant (A).
caractérisé en ce que le susdit dispositif de détection peut n'agir que sur le circuit qui alimente la bobine de l'électroaimant (A).
caractérisé en ce qu'il comprend :
- deux dispositifs interrupteurs (75, 76);
- un premier et un deuxième électroaimants (87, 88) conçus pour agir respectivement sur les organes de manoeuvre des deux interrupteurs,
- un circuit d'alimentation conçu de manière à alimenter alternativement l'un ou l'autre desdits électroaimants (87, 88), et
- un dispositif de déclenchement (93) conçu pour agir sur les organes de manœuvre (85, 86) des deux interrupteurs (75, 76) par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission (109, 110, 111).