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(11) | EP 0 617 448 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Groupe de protection à double rupture. |
| (57) Le groupe peut être associé à un interrupteur sous charge (IS) qui peut être commandé
de deux manières selon deux valeurs d'extracourant, par l'intermédiaire d'une articulation
(10, 16) à double commande, adaptée de façon à agir sur l'organe (C) de commande dudit
interrupteur sous charge (IS) au moyen de l'un ou l'autre des deux organes de déclenchement
(1A, 20), dont l'un est commandé par la soupape fusible (VF) et l'autre par la bobine
électromagnétique (22); un temporisateur (101, 120) permet l'ouverture de l'interrupteur
sous charge (IS) après l'écoulement du temps de fusion de la soupape fusible. |
[0001] L'invention a pour but de proposer un groupe de protection à associer à un interrupteur ou sectionneur sous charge, afin de protéger des circuits et des mécanismes électriques de différents types. Le groupe a été étudié en vue d'éviter des complications lors de la remise en fonctionnement, de réduire ses coûts de remplacement de composants défectueux et d'atteindre d'autres buts et avantages, qui vont être décrits ci-après.
[0002] Le groupe de protection en question et du type à double rupture comprenant, disposées en série, une soupape fusible étalonnée à des valeurs élevées d'extracourant et une bobine électromagnétique étalonnée de façon à agir, à des valeurs d'extracourant plus faibles, sur un dispositif de commande adapté à un réarmement manuel.
[0003] Selon l'invention, le groupe en question peut être associé à un interrupteur sous charge, destiné à être commandé selon l'une des deux manières possibles, au moyen d'une articulation à double commande, adaptée de façon à agir sur l'organe de commande dudit interrupteur sous charge au moyen de l'un ou l'autre des deux organes de déclenchement, dont l'un est commandé par la soupape fusible et l'autre par la bobine électromagnétique; un temporisateur étant prévu, permettant l'ouverture du sectionneur sous charge, après l'écoulement du temps de fusion de la soupape.
[0004] Ladite articulation peut être formée par deux petits leviers coopérant entre eux, l'un d'entre eux étant actionné par l'organe de déclenchement de la soupape fusible et commandant l'interrupteur sous charge en vue de l'ouvrir, et l'autre étant actionné par l'organe commandé par la bobine et agissant sur le premier petit levier.
[0005] Selon une forme possible d'actionnement, un support isolant, supportant l'articulation servant à la double commande de l'interrupteur sous charge, est monté à l'aide d'une bande métallique sur l'une des bornes de la soupape fusible, de laquelle peut faire saillie l'organe de déclenchement correspondant de cette soupape. Ledit support isolant et un support isolé, monté sur l'autre des bornes de la soupape fusible, supportent entièrement le groupe composé de la bobine électromagnétique et du système de commande mécanique et de réarmement lui étant associé et destiné à agir sur l'organe de déclenchement.
[0006] Le groupe comprend de façon avantageuse un dispositif retardateur, c'est-à-dire un temporisateur, adapté de façon à ralentir le déplacement du levier dû à l'impulsion provoquée par la bobine traversée par le courant; ledit dispositif permettant l'ouverture retardée du sectionneur sous charge, lorsque le fusible n'a pas fondu du fait qu'il a supporté une faible charge de courant, tandis que sous l'effet d'une charge de courant élevée, le fusible a fondu avant l'ouverture du sectionneur sous charge; dans les deux cas, les mécanismes de l'installation étant protégés.
[0007] En ce qui concerne les actions à des valeurs relativement faibles d'extracourant, la bobine électromagnétique peut être pourvue d'un plus grand nombre de bornes de connexion en vue de faire varier l'ampèrage tout en conservant la même valeur du produit ampères-tours, selon la borne connectée.
[0008] L'invention va être mieux comprise à la lecture de la description qui suit et en se référant au dessin annexé, qui représente un exemple de mise en oeuvre non-limitatif de cette invention.
[0009] Sur le dessin :
- les figures 1 et 2
- représentent deux vues de côté du dispositif à soupape à double rupture, dans des positions de fonctionnement normal et d'ouverture des interrupteurs sous charge;
- la figure 3
- représente une vue à échelle réduite, suivant les lignes III-III de la figure 1;
- les figures 4 et 5
- représentant deux vues d'extrémité suivant les lignes IV-IV et V-V de la figure 1.
[0010] Selon ce qui est illustré sur le dessin annexé, les références P1 et P3 désignent deux pinces de montage du groupe en question, qui sont supportées par un panneau sur lequel est également monté un interrupteur sous charge désigné par la référence IS, dont l'organe de commande destiné à l'ouverture est désigné par la lettre C et doit être déplacé de la position de la figure 1 à la position de la figure 2, afin d'obtenir l'ouverture de l'interrupteur sous charge IS, le groupe en question étant décrit ci-après. Les pinces P1 et P2 sont en contact avec les bornes 1 et 3 d'une soupape fusible VF à valeur élevée de courant et à retard limité de réponse à la fusion et donc à l'ouverture du circuit, selon des valeurs de courant relativement limitées; par conséquent, la soupape fusible VF est susceptible d'effectuer l'interruption du circuit, et donc la commande de l'ouverture de l'interrupteur IS, en présence de valeurs très élevées d'extracourant dans des cas exceptionnels tels que la foudre ou analogue, tandis qu'en présence de faibles valeurs d'extracourant, cette soupape fusible n'agit pas sur la lenteur (typique) de la fusion du fusible, la soupape restant alors intacte lorsqu'il se produit des interruptions de courant provoquées par le dispositif décrit ci-après et disposé en série avec la soupape VF; ce dispositif permet une remise en fonctionnement relativement simple et rapide sans remplacer la soupape VF. En vue d'assurer la commande directe par la soupape VF, il est prévu de manière connue et classique un élément mobile 1A qui est coaxial par rapport à la borne supérieure 1 de cette soupape et provoque, sous l'effet de la fusion du fusible VF, le déclenchement d'un déplacement vers le haut d'un organe à petit levier 10, disposé de façon intermédiaire au sein de l'élément mobile 1A de la soupape fusible VF, afin d'assurer la commande de l'organe C de l'interrupteur sous charge IS. Le petit levier 10 intermédiaire de cette commande est articulé en 12 par rapport à un support 14 qui est monté sur la borne 1. Le support 14 comporte (voir en particulier la figure 4) deux plaques isolantes, entre lesquelles s'étendent le tourillon 12 et le petit levier 10; les plaques de support 14 sont supportées par une bande 14B par l'intermédiaire de petits blocs isolants 14A. Le petit levier 10 disposé entre l'organe de déclenchement 1A de la soupape VF et l'organe de commande C de l'interrupteur IS est prolongé par un appendice 10A qui coopère avec l'appendice 16A d'un petit levier 16 articulé en 18 par rapport au support 14, de manière qu'un brusque soulèvement du petit levier 16 (dans le sens contraire des aiguilles d'une montre par rapport à la figure 1) provoque un déplacement correspondant du petit levier 10 et donc une commande de l'organe de manoeuvre C de l'interrupteur IS, de la même manière que ce qui peut être effectué par l'organe mobile 1A de la soupape fusible VF. Par conséquent, une commande de l'ouverture de l'interrupteur sous charge IS peut être provoquée par la fusion de la soupape fusible VF (et donc par l'actionnement de l'organe de déclenchement 1A) ou par l'action sur le petit levier 16. Cette action sur le petit levier 16 est obtenue par une tige 20 sollicitée élastiquement, qui est déplacée par à-coups vers le haut, en vue du fonctionnement précité, lors d'une surintensité d'ampleur limitée qui provoque l'activation d'une bobine électromagnétique 22 de la manière indiquée ci-après; la tige 20 est réalisée sous la forme d'une crémaillère qui peut être manoeuvrée par un secteur denté 24 solidaire à un petit levier de manoeuvre 24A, en vue de permettre la remise en fonctionnement du dispositif associé à la bobine 22. Le secteur denté 24 et le petit levier 24A sont articulés en 26 par rapport à une bande 28 qui est solidaire du support 14 et en contact avec une colonne de maintien 30 parallèle et disposée à côté de la soupape VF. Cette colonne 30 supporte en partie basse un boîtier 32 destiné à des organes mécaniques de déclenchement indiqués ci-après; le tout est supporté en partie basse par une bague 34 qui constitue une borne de contact pouvant être associée à la pince P3, par l'intermédiaire d'un contact en forme de ruban 36; le tout est supporté de manière isolée par un composant d'isolation 38 qui est monté autour de la borne 3 de la soupape VF; cette borne 3 est en contact, par l'intermédiaire d'un serre-fil 40, avec un conducteur 42, relié à son tour à un serre-fil 43 destiné à la borne 22A de la bobine 22; l'autre borne 22B de la bobine 22 est connectée en 43A et véhicule le courant vers la partie inférieure de la structure en vue de relier, par l'intermédiaire de la bande 34, 36, la partie inférieure de la soupape, jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec la pince P3 de support de tout le groupe. La colonne 30, qui est isolante en partie haute, supporte par l'intermédiaire de la bande 44 une plaque 46 isolante, qui supporte la bobine 22 au moyen d'un étrier 48 et du serre-fil 43, ce serre-fil étant supporté par rapport à la bande 44 inférieure. La bobine 22 présente un élément d'ancrage 50 qui peut se déplacer axialement. L'élément 50 est maintenu en partie basse par un système à ressort ou à gravité et peut être soulevé par un extracourant qui circule dans la bobine 22, à une valeur supérieure à une limite d'étalonnage, raison pour laquelle, lorsque l'on est en présence d'un extracourant relativement limité, le soulèvement de l'organe mobile 50 de la bobine 22 est provoqué; ceci provoque le déplacement angulaire d'un petit levier 52 articulé en 54 par rapport à un support en forme de U 53, monté sur la plaque 46 au moyen de l'étrier de maintien 48 de la bobine. Le petit levier 52, qui est commandé par la bobine 22, est articulé par rapport à l'extrémité supérieure d'une tige 58, dont l'extrémité inférieure est articulée par rapport à un petit levier 60 articulé en 62 par rapport à la partie inférieure de la structure du boîtier 32, afin de commander un organe à champignon 66 d'un dispositif de déclenchement. Cet organe 66 provoque le déplacement d'un petit levier qui empêchait l'actionnement de ressorts de pression 80; par conséquent, les ressorts 80 sont libérés et agissent sur le levier 70. Enfin, l'élément 66 agit sur un dispositif de déclenchement désigné globalement par la référence 68, servant à dégager le levier 70 à l'aide d'un pommeau de manoeuvre 70A et d'une branche 70B supérieure, adaptée de façon à agir sur une tige 74 adaptée de façon à commander l'élément de déclenchement 20 de la manière indiquée ci-après; le levier 70 est sollicitée vers le bas, par l'intermédiaire d'une crémaillère 78, par les ressorts 80, de la position de la figure 1 à la position de la figure 2, de façon à provoquer le rappel de la tige 74, lorsque le dispositif 68 est actionné par le champignon 66 afin de dégager le levier 70 de la position d'armement représentée sur la figure 1. La tige 74 (et donc, finalement, le levier 70 qui se déplace par à-coups vers le bas) provoque l'action sur une petite équerre 84 articulée latéralement par rapport au support 28, afin de provoquer, à l'encontre de l'action d'un couple de ressorts 86, le dégagement d'un loquet radial 88 qui débloque le dispositif de déclenchement de la tige 20, adaptée de manière à réaliser conjointement avec le soulèvement par à-coups la commande du levier 16 ou 10 et donc de l'organe C, l'ouverture des interrupteurs sous charge IS. Ce déplacement par à-coups de l'organe 20, permis par le loquet 88, est réalisé à l'aide d'un ressort 90, qui porte contre l'organe 24, 24A. L'ouverture de l'interrupteur IS est donc finalement provoquée par le rappel de l'organe mobile 50 de la bobine 22 sous l'effet de l'extracourant d'ampleur limitée, qui peut passer dans la bobine 22 même dans le cas d'événements non exceptionnels, mais qui doivent toujours provoquer l'ouverture de l'interrupteur IS; cette commande de la bobine 22 est donc effectuée par l'intermédiaire du levier 52, de la tige 58, du petit levier 60, de l'organe à champignon 66, du dispositif de maintien 68 et du levier 70, à l'aide de la transmission 74, 84, 88. Le soulèvement de l'organe 20 est provoqué par le ressort 90 disposé sous ce dernier; ce soulèvement entraîne l'abaissement du petit levier 24A du secteur denté 24, raison pour laquelle, en ce qui concerne tant la saillie de l'organe 20 que l'abaissement du petit levier 24, il est possible de contrôler visuellement le phénomène qui a permis l'ouverture de l'interrupteur sous charge IS. Un autre contrôle visuel est permis par l'éventuelle capacité d'observation de l'organe 1A soulevé sous l'effet de la fusion de la soupape VF dans un cas exceptionnel. Par conséquent, l'ouverture d'un interrupteur sous charge IS peut être contrôlé par l'étude de la position de ces organes 1A, 20, 24A et également 70A par l'opérateur, qui peut ainsi intervenir lorsque le phénomène qui a interrompu l'alimentation agissant sur l'interrupteur IS a été établi par un extracourant d'ampleur limitée et donc sous l'effet de l'action de la bobine 22; il est par conséquent possible, par la simple action sur le levier de manoeuvre 24A et 70A, de rétablir l'alimentation après le contrôle de l'éventuel dommage qui pourrait être vérifié en aval du transformateur commandé par tout le complexe décrit et par l'interrupteur IS.
[0011] Un temporisateur, qui est de type mécanique et adapté de façon à retenir le levier 70, pendant un temps prédéterminé, avant son déplacement complet, est associé au levier 70 qui est destiné, par son propre déplacement, à ouvrir le circuit principal en l'absence de fusion du fusible, pour les buts indiqués ci-après. Le groupe temporisateur est globalement désigné par la référence 101 et comprend un train d'engrenages pour l'organe 120 pouvant être chargé manuellement avec un accumulateur élastique. La référence 103 désigne un petit levier servant au chargement du temporisateur; la référence 105 désigne un secteur qui est destiné à dégager le temporisateur afin de le mettre en fonctionnement et la référence 107 désigne un secteur, coaxial par rapport au précédent, qui est actionné par le temporisateur. Ce dernier comprend un disque 109 pourvu d'une pluralité, en particulier quatre, de picots 109A adaptés de façon à venir en contact avec les deux secteurs. Lorsque le secteur 105 dégage le temporisateur, il a démarré l'action du disque à picots 109 sur le secteur 107 et, enfin, une rotation d'un disque denté 112, qui est commandé par le temporisateur 120 appliqué sur l'extérieur du boîtier, est provoquée. Ce disque engrène une crémaillère arquée 114 s'étendant entre deux feuillures 116A, 116B d'un secteur 116, qui est solidaire du bras 70B du levier 70, 70A. Lorsque le levier est soulevé, la crémaillère 114 est entraînée sur la feuillure 116B; lorsque le levier 70, 70A, 70B est dégagé (de la manière décrite ci-dessus, tandis que le dispositif est contenu dans le boîtier 32), ce dernier peut se déplacer par à-coups sur une course limitée qui est permise par le déplacement sur la crémaillère 114, de la feuillure 116B jusqu'à la feuillure 116A, à la suite de quoi a lieu l'effet freinant du temporisateur 120, qui met fin à la course du complexe 70, 74 et donc de celui 16, 10 seulement après un temps prédéterminé, avant d'opérer l'ouverture du circuit, tout en permettant à l'organe 109 de tourner.
[0013] La plage d'intensités des courants qui peuvent sortir du transformateur et passer dans la bobine et la soupape est comprise entre 1 à 2 A et 300 à 4000 A, valeur moyenne d'un court-circuit.
[0014] Si l'on utilise par exemple un fusible de 40 A et de 17,5 Kv, on déduit de la courbe de fusion qu'il fond en la présence d'une intensité de 120A en une durée maximale de 600 secondes. Il existe à présent deux fonctionnements possibles :
1) L'impulsion qu'une bobine a reçu au passage d'un courant de 200A a provoqué le dégagement du levier 70 qui, lors de sa course vers le bas, a été bloqué sous l'action du temporisateur qui lui permet de finir la course et d'actionner le levier 10, 16 après 600 secondes. Cependant, le fusible VF a déjà fondu après 600 secondes et a provoqué par cette fusion l'ouverture du sectionneur sous charge IS. Ce dernier s'est normalement ouvert aux deux phases à courant normal et, lors de la phase pendant laquelle s'est produit le court-circuit, il s'est ouvert sans que le courant n'ait grillé la soupape fusible.
2) L'impulsion que la bobine a reçu au passage d'un courant de 100 A a provoqué le dégagement du levier 70 qui, lors de sa course vers le bas, a été bloqué sous l'effet de l'entrée en action du temporisateur; ce denier a permis au levier 70, après 600 secondes, de finir la course et d'actionner les leviers 10, 16 tout en ouvrant le sectionneur sous charge, ce qui interrompt ainsi le passage du courant de 100 A du fait que la soupape n'a pas fondu.
[0015] L'introduction d'un temporisateur entre la bobine et le fusible permet donc de sélectionner la plage des courants qui traversent la bobine et arrivent à la soupape. Après un temps déterminé, si le courant a présenté un ampèrage élevé, ce dernier a grillé la soupape fusible; au contraire, s'il ne fait pas griller la soupape, il présente un ampèrage tel, que la construction du sectionneur sous charge peut s'ouvrir sans risque.
[0016] La bobine peut être construite à l'aide d'un nombre double ou triple de spires, de manière à présenter deux ou trois points d'injection de courant et à être utilisée par exemple pour le passage d'un courant de 10 A, 20 A ou 30 A, tout en pouvant exercer encore la force d'expulsion du tourillon central, le produit A x N tours, c'est-à-dire la valeur en ampères-tours, étant donc constant.
1. Groupe de protection à double rupture comprenant, disposées en série, une soupape
fusible étalonnée à des valeurs élevées d'extracourant et une bobine électromagnétique
étalonnée de façon à agir, à des valeurs d'extracourant plus faibles, sur un dispositif
de commande adapté à un réarmement manuel, caractérisé par le fait de pouvoir être
associé à un interrupteur sous charge (IS) qui peut être commandé selon l'une des
deux manières possibles par l'intermédiaire d'une articulation (10, 16) à double commande,
adaptée de façon à agir sur l'organe (C) de commande dudit interrupteur sous charge
(IS) au moyen de l'un ou l'autre des deux organes de déclenchement (1A, 20), dont
l'un est commandé par la soupape fusible (VF) et l'autre par la bobine électromagnétique
(22); un temporisateur (101, 120) étant prévu, permettant l'ouverture du sectionneur
sous charge, après l'écoulement du temps de fusion de la soupape (VF).
2. Soupape de protection à double rupture selon la revendication 1, caractérisée par
le fait que ladite articulation (10, 16) est formée par deux petits leviers coopérant
entre eux, l'un (10) d'entre eux étant actionné par l'organe de déclenchement (1A)
de la soupape fusible (VF) et commandant l'interrupteur sous charge (IS) en vue de
l'ouvrir, et l'autre (16) étant actionné par l'organe (20) commandé par la bobine
(22) et agissant sur le premier petit levier (10).
3. Soupape de protection à double rupture selon la revendication 1 ou 2, caractérisée
par le fait qu'un support isolant (14), supportant l'articulation (10, 16) servant
à la double commande de l'interrupteur sous charge, est monté à l'aide d'une bande
métallique (14B) sur l'une des bornes (1, 3) de la soupape fusible, de laquelle peut
faire saillie l'organe de déclenchement (1A) correspondant de cette soupape.
4. Soupape de protection à double rupture selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée
par le fait que ledit support (14) et un support (34, 36) isolé (en 38), monté sur
l'autre (3) des bornes de la soupape fusible (VF), supportent entièrement le groupe
composé de la bobine électromagnétique (22) et du système de commande mécanique et
de réarmement (24, 86) lui étant associé et destiné à agir sur l'organe de déclenchement
(20).
5. Soupape de protection à double rupture selon au moins l'une des revendications 1 à
4, caractérisée par le fait de comprendre un dispositif retardateur, c'est-à-dire
un temporisateur (101, 120), adapté de façon à ralentir le déplacement du levier (70)
dû à l'impulsion provoquée par la bobine (22) traversée par le courant; ledit dispositif
(101) permettant l'ouverture retardée du sectionneur sous charge, lorsque le fusible
n'a pas fondu du fait qu'il a supporté une faible charge de courant, tandis que sous
l'effet d'une charge de courant élevée, le fusible a fondu avant l'ouverture du sectionneur
sous charge; dans les deux cas, les mécanismes de l'installation étant protégés.
6. Soupape de protection à double rupture selon au moins l'une des revendications 1 à
5, caractérisée par le fait que la bobine (22) est pourvue d'un plus grand nombre
de bornes de connexion en vue de faire varier l'ampèrage tout en conservant la même
valeur du produit ampères-tours, selon la borne connectée.