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(11) | EP 0 592 338 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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Mécanisme pour sectionneur de mise à la terre Mechanismus für einen Erdungsschalter Mechanism for an earthing switch |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] L'invention se situe dans le domaine des cellules de protection électrique, par exemple pour la protection d'un transformateur moyenne tension, comprenant un interrupteur ou un disjoncteur disposé en série avec un sectionneur de mise à la terre. Elle concerne plus particulièrement le mécanisme d'ouverture et de fermeture du sectionneur, à partir des manoeuvres de l'organe de manoeuvre associé à l'interrupteur.
[0002] D'après le document DE-C-611 677, il est connu de commander, à partir d'un même organe de manoeuvre, un interrupteur et son sectionneur de terre associé.
[0003] De manière également connue, un tel mécanisme peut être un mécanisme à passage de point mort susceptible d'être couplé, par l'intermédiaire d'un mécanisme d'interverrouillage, à l'organe de manoeuvre de l'interrupteur associé en série au sectionneur de terre, de sorte que l'organe de manoeuvre de l'interrupteur commande simultanément l'ouverture de l'interrupteur et la fermeture du sectionneur de terre, respectivement la fermeture de l'interrupteur et l'ouverture du sectionneur de terre. De manière également connue, le sectionneur de terre comprend un contact fixe relié électriquement à l'interrupteur, et un contact mobile porté par un arbre porte contact rotatif et relié à la terre.
[0004] Du fait d'un couplage direct entre l'interrupteur et le sectionneur, il peut arriver que le blocage pour une raison quelconque de l'arbre porte contact empêche le fonctionnement de l'interrupteur associé. Un tel blocage est particulièrement grave pour l'équipement électrique à protéger si, lors de l'apparition d'une anomalie, il empêche l'ouverture de l'interrupteur.
[0005] Par ailleurs, le document US-A-3 735 073 divulgue un interrupteur seul comportant un mécanisme à double ressort, un premier ressort pour basculer l'interrupteur de la positon ouverte vers la position fermée, et un second ressort pour vaincre les forces électromagnétiques à l'occasion d'un défaut électrique.
[0006] L'invention vise à remédier à l'inconvénient évoqué ci-dessus, en proposant un mécanisme particulièrement fiable et sûr en ce qui concerne la protection électrique assurée par la cellule.
[0008] De préférence, le passage du point mort du premier mécanisme s'effectue sensiblement en fin de course de l'organe de manoeuvre associé à l'interrupteur, et la première position angulaire correspond à la position de l'arbre porte contact en position stable ouverte du sectionneur.
[0009] Ainsi, lors de la fermeture du sectionneur, la manoeuvre de l'organe de manoeuvre est dite "indépendante", c'est à dire que l'arbre porte contact rotatif ne se met effectivement en mouvement que lorsque l'organe de manoeuvre est quasiment en fin de course, et que par conséquent l'interrupteur est déjà en position ouverte. Au contraire, lors de l'ouverture du sectionneur, la manoeuvre de l'organe de manoeuvre est dite "dépendante", c'est à dire que la mise en mouvement de l'organe de manoeuvre se traduit directement par un mouvement de l'arbre porte contact.
[0010] De préférence, le premier mécanisme est situé à l'une des extrémités de l'axe de rotation de l'arbre porte contact, tandis que le second mécanisme est situé à l'autre extrémité dudit axe de rotation.
[0011] Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris dans la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation en référence aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 représente schématiquement, à titre illustratif, une cellule de protection destinée à recevoir un mécanisme selon l'invention;
- la figure 2 représente le schéma électrique de la cellule représentée à la figure 1;
- la figure 3 est une vue en perspective de l'arbre porte contact du sectionneur équipé d'un mécanisme selon un mode particulier de réalisation de l'invention;
- les figures 4,5 et 6 sont des vues latérales détaillées de droite d'un mode de réalisation du premier mécanisme associé à l'arbre porte contact de la figure 3, le premier mécanisme étant respectivement représenté en position stable ouvert, puis au passage de son point mort lors de l'entraînement de l'organe de manoeuvre en vue de la fermeture du sectionneur, et enfin à la fin de l'entraînement de l'organe de manoeuvre pour la fermeture du sectionneur;
- la figure 7 est une vue latérale détaillée de gauche d'un mode de réalisation du second mécanisme associé à l'arbre porte contact de la figure 3, le second mécanisme étant représenté au passage de son point mort lors de la fermeture du sectionneur;
- les figures 8 et 9 sont des vues latérales détaillées de droite du premier mécanisme respectivement représenté en position stable fermée, et au passage de son point mort lors de l'entraînement de l'organe de manoeuvre en vue de l'ouverture du sectionneur;
- la figure 10 est une vue latérale détaillée de gauche du second mécanisme représenté au passage de son point mort lors de l'ouverture du sectionneur; et
- la figure 11 est une vue latérale détaillée de droite du premier mécanisme représenté à la fin de l'entraînement de l'organe de manoeuvre pour l'ouverture du sectionneur.
[0012] En référence aux figures 1 et 2, la cellule de protection 1 comporte une arrivée électrique 2 et un départ électrique 6. Branchés en série entre l'arrivée 2 et le départ 3, on trouvera par exemple un interrupteur ou un disjoncteur 3 à trois positions (fermé, ouvert, mis à la terre) à coupure dans du gaz SF6, un fusible 4 et un sectionneur de terre 5. Le sectionneur 5 comprend de manière classique un contact fixe 8 et un contact mobile rotatif 7. Un mécanisme d'interverrouillage 11 est prévu entre l'organe de manoeuvre 13 de l'interrupteur 3 et le mécanisme d'ouverture et de fermeture du sectionneur 5, de sorte que l'entraînement de l'organe de manoeuvre 13 commande simultanément l'ouverture de l'interrupteur 3 et la fermeture du sectionneur 5, respectivement la fermeture de l'interrupteur 3 et l'ouverture du sectionneur 5. Pour une alimentation triphasée, la cellule de protection 1 comportera trois circuits électriques identiques à celui de la figure 2, disposés en parallèle. Une telle cellule de protection est particulièrement bien adaptée pour la protection des transformateurs moyenne tension.
[0013] La figure 3 illustre un sectionneur triphasé comportant trois contacts fixes 8a, 8b et 8c et trois contacts mobiles 7a, 7b et 7c, ces derniers étant montés sur un arbre porte contact 9, monté à pivotement autour d'un axe 10. De manière connue, le mécanisme d'ouverture et de fermeture du sectionneur est couplé à l'organe de manoeuvre 13 de l'interrupteur 3 par l'intermédiaire d'une tige de verrouillage 11 mobile en translation dans le sens de sa longueur.
[0014] L'une des extrémités de la tige 11 porte une bielle 12 articulée sur l'organe de manoeuvre rotatif 13 de l'interrupteur 3, tandis que l'autre extrémité porte un guide 11a muni d'une lumière rectiligne 34 disposée parallèlement à la tige 11 et destinée à coopérer avec le mécanisme du sectionneur 5.
[0015] Selon l'invention, le mécanisme du sectionneur comprend un premier 30 et un second 20 mécanismes à passage de point mort. De préférence, les mécanisme de passage à point mort 20 et 30 sont situés de part et d'autre de l'axe 10 de rotation de l'arbre porte contact 9 de façon à équilibrer l'ensemble mobile.
[0016] Les mécanismes 20 et 30 et leur mode de fonctionnement vont maintenant être décrits en détail en référence aux figures 4 à 11.
[0017] Le premier mécanisme 30 à passage de point mort illustré aux figures 4 à 6, 8, 9 et 11 est supporté par un châssis fixe 40a sur lequel est monté l'axe 10 de l'arbre porte contact 9. Le mécanisme 30 comprend une manivelle 32 montée en rotation autour d'un axe 33 porté par un châssis fixe 40a. La manivelle 32 est équipée d'un premier galet 35 qui coopère avec la lumière rectiligne 34 du guide 11a, et d'un second galet 36 qui coopère avec une lumière 37 de forme complexe, pratiquée dans la partie 9a de l'arbre porte contact 9. La manivelle 32 est sollicitée par un ressort de traction 31 ancré, d'une part sur la manivelle 32 au point 31a, et d'autre part sur le châssis fixe 40a au point 31b.
[0018] En position stable ouverte, illustrée par la figure 4, l'arbre porte contact 9 forme un angle α par rapport à une référence arbitraire fixe, par exemple l'horizontal dans le cas présent.
[0019] Le second mécanisme 20 à passage de point mort illustré aux figures 7 et 10 comprend un ressort de traction 21 ancré, d'une part au point 21a sur un renvoi d'angle 9b solidaire de l'arbre porte contact 9, et d'autre part sur le châssis fixe 40b au point 21b.
[0020] Le fonctionnement va maintenant être décrit en détail. Lorsqu'on actionne l'organe de manoeuvre 13 associé à l'interrupteur 3 en vue d'ouvrir l'interrupteur 3 et de fermer le sectionneur 5, (Figure 5, les points 31a, 33 et 31b sont alignés), la tige 11 subit un mouvement de translation vertical vers le bas et la lumière 34 associée au guide 11a glisse sur le galet 35.
[0021] L'arbre porte contact 9 reste donc immobile. Après une certaine course à vide, l'organe de manoeuvre 13 étant pratiquement en fin de course, l'extrémité de la lumière 34 vient buter sur le galet 35 et entraîne la manivelle 32 en rotation autour de l'axe 33. Le ressort 31 résistant jusqu'ici, vient prendre sa position de point mort (Figure 5, les points 31a, 33 et 31b sont alignés), l'arbre porte contact 9 n'ayant toujours pas bougé du fait du déplacement libre du galet 36 à l'intérieur de la lumière 37. Dès que le ressort 31 a dépassé sa position de point mort, il devient moteur et met l'arbre porte contact 9 en rotation au travers du galet 36 et de la lumière 37. A ce stade, l'organe de manoeuvre 13 est arrivé en fin de course (Figure 6).
[0022] Au cours de la rotation de l'arbre porte contact 9, le ressort 21 du second mécanisme 20, résistant jusqu'alors, atteint sa position de point mort (Figure 7, les points 21a, 33 et 21b sont alignés) lorsque l'arbre porte contact 9 forme un angle β avec la référence fixe arbitraire, puis devient moteur à son tour. Ceci a pour effet d'équilibrer les couples moteur aux deux extrémités de l'axe 10 et d'accélérer la fermeture du sectionneur 5 (Figure 8).
[0023] La fermeture du sectionneur 5 est dite indépendante, le déplacement de l'arbre porte contact 9 n'étant pas directement couplé à l'entraînement de l'organe de manoeuvre 13, car il est légèrement retardé. On comprendra ainsi que tout corps étranger empêchant accidentellement la fermeture du sectionneur 5, ne pourra en aucun cas empêcher l'ouverture de l'interrupteur 3. L'arbre porte contact 9 pouvant être équipé d'un indicateur de position angulaire, il suffira alors de vérifier, avant toute intervention sur l'installation, que le sectionneur 5 est bel et bien fermé.
[0024] Lorsque l'on actionne l'organe de manoeuvre 13 associé à l'interrupteur 3 en vue de fermer l'interrupteur 3 et d'ouvrir le sectionneur 5, la tige 11 subit un mouvement de translation inverse et entraîne dès le début de sa translation la manivelle 32 et l'arbre porte contact 9 (Figure 9). L'ouverture du sectionneur 5 est dite dépendante, car tout mouvement de l'organe de commande 13 entraîne aussitôt le déplacement de l'arbre porte contact 9. On comprendra ainsi que tout corps étranger empêchant accidentellement l'ouverture du sectionneur 5, empêchera par la même, la fermeture de l'interrupteur 3.
[0025] Dès que l'arbre porte contact 9a atteint une position angulaire γ (Figure 9), le ressort 31 du mécanisme 30, jusqu'ici résistant, passe par son point mort, puis devient moteur. L'organe de manoeuvre 13 est alors pratiquement en fin de course.
[0026] Enfin lorsque l'arbre contact 9 arrive à la position angulaire β illustrée par la Figure 10, identique en ce qui concerne l'angle à celle de la Figure 7, le ressort 21 du mécanisme 20, jusqu'ici résistant, passe par son point mort, puis devient moteur à son tour. L'arbre porte contact 9 termine alors sa course d'ouverture (Figure 11) pour arriver à nouveau en position stable ouvert (Figure 1).
[0027] Selon le mode particulier de réalisation décrit ci-dessus, le passage du point mort du ressort 31 lors de la fermeture du sectionneur correspond à la position angulaire α du bras porte contact en position ouvert; cependant, l'homme de métier comprendra facilement que cette caractéristique n'est pas impérative.
[0028] Par contre, la position angulaire β du passage du point mort du ressort 21 associé au mécanisme 20 devra toujours se situer entre les positions angulaires α et β des passages du point mort du ressort 31 associé au mécanisme 30, respectivement à la fermeture et à l'ouverture du sectionneur. Ainsi le passage du point mort du mécanisme 30 précède le passage du point mort du mécanisme 20, quel que soit le sens de la manoeuvre de l'organe de commande 13; de préférence ces trois positions angulaires α et β et γ sont plus proches de la position ouverte que de la position fermée.
- un premier mécanisme (30) à passage de point mort activé par les mouvements de l'organe de manoeuvre (13), et dont le passage du point mort correspond, d'une part à une première position angulaire (a) de l'arbre porte contact (9) lors de la fermeture du sectionneur, et d'autre part à une seconde position angulaire (a) de l'arbre porte contact (9) lors de l'ouverture du sectionneur, ledit premier mécanisme (30) comprenant un premier ressort (31) attaché à l'une de ses extrémités à un châssis fixe (40a) et à l'autre extrémité à une manivelle (32) qui pivote autour d'un axe fixe (33) et qui coopère d'une part avec le mécanisme d'interverrouillage (11a) ; et d'autre part avec l'arbre porte contact (9), le point mort du premier ressort (31) étant établi lorsque ce dernier est aligné avec l'axe de pivotement de la manivelle (32) ; et
- un second mécanisme (20) à passage de point mort activé par les mouvements de l'arbre porte contact (9), et dont le passage du point mort correspond à une troisième position angulaire (β) de l'arbre porte contact, située entre lesdites première et seconde positions angulaires; le passage du point mort du premier mécanisme (30) précèdant, aussi bien à l'ouverture qu'à la fermeture du sectionneur, le passage du point mort du second mécanisme (20), ledit second mécanisme (20) comprenant un second ressort (21) attaché à l'une de ses extrémités à un châssis fixe (40b), et à l'autre extrémité à l'arbre porte contact (9b), le point mort du second ressort (21) étant établi lorsque ce dernier est aligné avec l'axe de rotation de l'arbre porte contact (9).
- einen, durch die Bewegungen des Antriebsorgans (13) angesteuerten, ersten Sprungpunktmechanismus (30), dessen Sprungstellung einerseits einer ersten Winkellage (α) des Kontaktträgers (9) beim Einschalten des Erdungsschalters und andererseits einer zweiten Winkellage (α) des Kontaktträgers (9) beim Ausschalten des Erdungsschalters entspricht, wobei der erste Mechanismus (30) eine erste Feder (31) aufweist, die mit einem ihrer Enden an einem feststehenden Chassis (40a) und mit ihrem anderen Ende an einem Gelenkhebel (32) angehängt ist, welcher um eine ortsfeste Achse (33) verschwenkt und einerseits mit dem Mechanismus zur gegenseitigen Verriegelung (11a) sowie andererseits mit dem Kontaktträger (9) zusammenwirkt, und die Sprungstellung der ersten Feder (31) erreicht ist, wenn diese mit der Schwenkachse des Gelenkhebels (32) fluchtet, sowie
- einen, durch die Bewegungen des Kontaktträgers (9) angesteuerten, zweiten Sprungpunktmechanismus (20) umfaßt, dessen Sprungstellung einer, zwischen der genannten ersten und zweiten Winkellage liegenden dritten Winkellage (β) des Kontaktträgers entspricht, wobei die Überwindung des Sprungpunkts des ersten Mechanismus' (30) sowohl beim Ausschalten als auch beim Einschalten des Erdungsschalters vor der Überwindung des Sprungpunkts des zweiten Mechanismus' (20) erfolgt, der genannte zweite Mechanismus (20) eine zweite Feder (21) umfaßt, die mit einem ihrer Enden an einem feststehenden Chassis (40b) und mit dem anderen Ende am Kontaktträger (9b) angehängt ist, und der Sprungpunkt der zweiten Feder (21) erreicht ist, wenn diese mit der Drehachse des Kontaktträgers (9) fluchtet.
- a first mechanism (30) with dead point passage activated by the movements of the operating device (13) and whose dead point passage corresponds on the one hand to a first angular position (a) of the contact-bearing shaft (9) when closing of the earthing switch takes place and on the other hand to a second angular position (a) of the contact-bearing shaft (9) when opening of the earthing switch takes place, said first mechanism (30) compnsing a first spring (31) secured at one of its ends to a fixed frame (40a) and at the other end to a crank (32) which pivots around a fixed spindle (33) and which cooperates on the one hand with the interlocking mechanism (11a) and on the other hand with the contact-bearing shaft (9), the dead point of the first spring (31) being established when the latter is aligned with the pivoting axis of the crank (32); and
- a second mechanism (20) with dead point passage activated by the movements of the contact-bearing shaft (9) and whose dead point passage corresponds to a third angular position (β) of the contact-bearing shaft (9) situated between said first and second angular positions, the dead point passage of the first mechanism (30) preceding the dead point passage of the second mechanism (20) both on opening and on closing of the earthing switch, said second mechanism (20) comprising a second spring (21) secured at one of its ends to a fixed frame (40b) and at the other end to the contact-bearing shaft (9b), the dead point of the second spring (21) being established when the latter is aligned with the pivoting axis of the contact-bearing shaft (9).