CA2069617C

CA2069617C - Dispositif de commutation comprenant un interrupteur auxiliaire a fonctionnement monostable couple a un interrupteur principal

Info

Publication number: CA2069617C
Application number: CA002069617A
Authority: CA
Inventors: Jean Abot; Christian Lange; Michel Ledroit
Original assignee: La Telemecanique Electrique SA
Current assignee: Telemecanique SA
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 2000-09-05
Anticipated expiration: 2011-09-26
Also published as: JP2977279B2; CA2069617A1; FR2667439B1; FR2667439A1; MX9101317A; US5323132A; AU8547991A; EP0503033B1; DE69108893T2; RU2070747C1; AU652383B2; EP0503033A1; BR9105909A; JPH05502753A; DE69108893D1; WO1992006483A1

Abstract

Dans ce dispositif, l'interrupteur auxiliaire (13; 14, 15) et l'interrupteur principal (7, 8, 9) sont fermés l'un après l'autre grâce à un mouvement simultané de leurs porte-contacts respectifs et sont ouverts dans un ordre inverse gràce à la présence d'un accouplement libérable (20) qui est débrayé lors de la fermeture et qui est embrayé lors de l'ouverture.

Description

'~O 92/06483 PC'f/FR91/00748 ~ ~ 7 . 17 ,s ~ j i A ,~'- ' h~ ~ É :,~' ~.1 1 ! . .
10 - 1 - ',.
~TSpOSTTT~' DE COMMUTATION COj~jpRENANT UN INTERRUPTEUR
ArrXTLTATRE A FONCTTOI~TNET~1ENT MONO~TPT~L° COtrPLE A UN INTE~''~-RUpTEUR PRTNGTpAL.
La présente invention concerne un dispositif de commuta-tion comportant au moins un interrupteur principal pou-vant changer d'état au terme d'une phase transitoire , d'ouverture ou d'une phase transitoire de fermeture, sous , l'effet d'un organe de commande, et au moins un interrup-teur secondaire à fonctionnement monostable, conçu de maniëre à changer d'état, de façon fugitive lors de l'une des deux susdites phases transitoires. .
Elle convient, d'une façon générale, à tous les systèmes faisant intervenir. un interrupteur dont on veut détecter et, éventuellement, signaler les phases transitoires de passage à l'état ouvert ou à l'état fermé.
Elle s'applique particuliëremenv bien à la réalisation d'appareils interrupteurs multipolaires pour l'alimentation de charges capacitives dans lesquels , l'établissement des courants de charge est d'abord effec-' tué à travers des résistances de limitation placées en parallèle sur des interrupteurs principaux encore ouverts, à l'aide d'interrupteurs auxiliaires placés en série avec les résistances, ces interrupteurs principaux étant ensuite fermés à leur tour par un organe de com-mande ayant pro oqué la fermeture précédente.

WO 92/06483 PCT/~'R91/007aR
~v'~f~,~ I~ - 2 _ Ces appareils interrupteurs, qui sont notamment utilisés dans des installations où l'on souhaite améliorer le cos phi, peuven~ présenter des disfonc~ionnements en raison d'un certain vieillissement des pièces de contact.
. Le respect de la séquence de fonctionnement mentionnée ci-dessus est généralement obtenu grâce à l'utilisation d'une pièce de commande qui est reliée à l'armature de l'électro-aimant et actionne simultanément les pièces mobiles de ces interrupteurs. Grâce à des écartements distincts séparant les pièces de contact mobiles des deux jeux d'interrupteurs et les pièces de contact fixes cor-respondantes, un mème mouvement établit d'abord la ferme-ture des interrupteurs auxiliaires et ensuite celle des interrupteurs principaux qui ne subissent ainsi que l'établissement de courants réduits et, ensuite, une intensité constante correspondant au régime établi.
Au moment où, en raison de la désexcitation de l'électro-aimant qui est opërée pour découpler la charge capaci-tive, un mouvement inverse est communiqué à la pièce de commande, les interrupteurs principaux s'ouvrent les pre-miers et, comme les interrupteurs auxiliaires sont encore fermés, supportent une coupure pratiquement négligeable.
Les interrupteurs auxiliaires supportent l'essentiel de la coupure et, moins bien dimensionnés pour cette fonc-tion, altèrent la durée de vie de l'appareil.
Les pièces fixes et mobiles de ces interrupteurs princi-paux ne se trouvant jamais en régime d'établissement ou d'ouverture à pleine charge, elles ne peuvent bénéficier d'une certaine érosion provoquée par les arcs élec-triques, et l'on assiste par suite â une augmentation .
progressive de la pollution des surfaces de contact qui s'accompagne d'une augmentation anormale de la résistance , de contact et parfois de l'absence de fermeture élec-trique des pôles principaux. L'augmentation de résistance ~; ,:, :: ; ~, : ' : , . , : :... .7 ,, . ,,; ,.r, - :. ;; ,:; , ,, ... : , , . , .. .. .:
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WO y2/06483 - 3 - PCT/FR91/00748 peut provoquer à son tour une perturbation de l'équilibre thermique àe l'appareil interrupteur, en particulier de l'interrupteur auxiliaire et des résistances.
Pour ce type d'applicati.on, l'invention a pour but de fournir un appareil interrupteur fonctionnant comme décrit ci-dessus à la fermeture, mais inversant la ' séquence de commutation des pièces de contact des inter-rupteurs principaux et auxiliaires lors de l'ouverture, ', afin d'assurer avec certitude le transfert du passage du courant des interrupteurs auxiliaires aux interrupteurs principaux. ' Pôur parvenir à ces résultats, l'invention propose un dispositif de commutation comportant au moins un inter-rupteur principal pouvant passer d'une position ouverte à
une position fermée au cours d'une phase transitoire de fermeture et d'une position fermée à une position ouverte au cours d'une phase transitoire d'ouverture, ces deux phases étant commandées par des déplacements respectifs d'un organe de commande, et au moins un interrupteur auxiliaire comprenant au moins un contact fixe et un contact mobile relié audit organe de commande par l'intermédiaire d'une liaison mécanique.
Selon l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce que 'ladite liaison mécanique comprend un accouplement débrayable conçu de manière à passer d'une position ' ~ "' accouplés à une position désaccouplée, su cours de l'une ' desdites phases transitoires et de retourner ensuite de ladite position désaccouplée à la position accouplée, au y cours d'un passage subséquent de l'interrupteur principal par l'autre phase transitoire.
Avantageusement, le susdit accouplement dëbrayable est de type à rupture de contrainte et est conçu de manière à.
obtenir un .débrayage lorsque l'effort de commande trans-mis à l'interrupteur auxiliaire par l'organe de commande ~~~i~~~r de l'interrupteur principal, dépasse un seuil prédéter-miné.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le susdit accouplement débrayable consiste en des moyens d'encliquetage élastiques.
Selon un second mode de réalisation destiné à pallier une possible usure de surfaces frottant les unes contre les autres lors d'accouplements et de désaccouplements fré-quents', l'accouplement débrayable fait appel à au moins deux pièces couplées magnétiquement l'une à l'autre.
Enfin, selon une mesure trouvant ses avantages dans l'un ou. l'autre de ces deux modes de réalisation, l'interrupteur auxiliaire et le ressort de rappel qui lui .;
est associé, sont disposés dans un boftier indépendant du corps d'un .appareil contacteur comportant l'interrupteur principal, un ressort de rappel d'armature, ainsi que l'èlectro-àimant auquel sera dévolue la fonction d'actionnement des deux types d'interrupteurs.
L'invention ainsi que des variantes de réalisation aux- ' quelles elle se préte, seront mieux comprises à la lec-Cure de la description ci-dessous et à l'examen des figures annexées qui l'accompagnent en illustrant A la figure 1, un schéma électrique d'un cir-cuit de raccordement d'une charge capacitive à
un réseau triphasé, utilisant un appareil selon l'invention ; , A la figure 2, une vué schêmatique des deux systèmes d'interrupteurs au repos ;

'v0 92/06483 PCT/FR91/00748 ,. . ..~ .
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deux porte-contacts disposés dans le prolonge-ment l'un de l'autre ;
A la figure 4, un état àe l'appareil de commu-tation correspondant à une phase de fonctionne- , ment où les interrupteurs principaux sont fer-més, tandis que les interrupteurs auxiliaires sont ouverts ; et A la figure 5, un second mode de réalisation d'un accouplement amovible magnétiaue reliant deux porte-contacts placés en regard.
Un circuit de raccoràement 1 d'une charge capacitive 2 formée par trois condensateurs - C1, C2, C3 - à un réseau triphasé - R, S, T - se trouve illustré à la figure 1.
Un type d'appareil télécommandé représenté sur cette figure à titre d'exemple pour opérer ce raccordement fait appel, d'une part, à un appareil contacteur électromagné-tique 3 ayant dans un boitier 26 un électro-aimant 4, une armature mobile 5, un ressort de rappel 5' qui tend'à
placer celle-ci dans une position de repos, et un organe de manoeuvre 6 pouvant étre avantageusement constitué par un râteau isolant ou porte-contact: sur'lequel sont dispo-sées des pièces mobiles d.'un jeu d'interrupteurs tripo-laires principaux 7, 8, 9 ; d'aut:re part, un boitier 11, qui est mécaniquement associé au boitier 26, comporte un jeu d'interrupteurs auxiliaires 13, 14, 15 qui est actionné par un second organe de manoeuvre 12 pouvant ' étre également réalisé sous la forme d'un ràtesu ou .
porte-contact isolant, et se trouvant soumis â l'action d'un ressort de rappel propre 12' dont les effets tendent à ouvrir ces interrupteurs.
Les deux organes de manoeuyre, qui sont ici avantageuse- ..
ment mais non nëcessairement disposés en alignement, sont ' 1~~, . . . .,; ' .., . -1: ~' ..m~ :n ... ; ' n.. :.:: .. . ...~
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V1'O 92/06483 PCT/FR91/00748 attrelés l'un à l'autre à l'aide d'un accouplement libé-ralole 20 dont le fonctionnement sera précisé ci-après.
Il doit ètre clair que l'utilisation d'un appareil co~~tacteur n'est ici à prendre en compte que dans le cacïre d'un objectif de commande à distance, et que, par suite, des moyens de commande manuelle se substituant à
l'~lectro-aimant pourraient être employés dans un appa-re:â.l, ayant une mëme fonction mëcanique et électrique, éventuellement regroupée dans un seul boitier ou coffret , adapté à cette fin .; des moyens mécaniques connus pour-ra.ïent dans ce cas étre disposés entre un organe de com-ma'nàe manuelle et un organe de manoeuvre du porte-contact afvn de communiquer à celui-ci des mouvements d'ouverture et de fermeture suffisamment rapides.
Le'~ interrupteurs auxiliaires 13, 14, 15 sont placés en sé:c.ie avec des résistances de limitation respectives - ~1, R2, R3 - chacun de ces montages série étant placé
en :parallèle sur un interrupteur principal correspondant 9, 8, 7. ...,. ,.
Ch~.que résistance R1 peut être scindée en deux résis-tax~ces série Rla, Rlb placées de part et d'autre de l'~.nterrupteur auxiliaire correspondant 13.; les résis tax~ces qui se trouvent ici placées à l'extérieur des boi tie':rs 26, 11 sont avantageusement reliées aux bornes "' extîernes des interrupteurs à l'aide de leurs conducteurs de raccordement afin que s'opère une bonne dissipation thx~rmique et qua le constructeur ne soit pas amené à
mortifier les boitiers conventionnels dont il dispose pour recevoir le contacteur et le bloc de contacts auxi liaires, voir figure 1.
Dar~s l'état de repos de l'appareil illustré sur cette figwre, les deux jeux de contacts principaux et auxi-lia~sres sont ouverts grâce à l'action des ressorts de rappel. ..'.
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WO 92T~b483 PCT/FR91 /00748 - ~ -~.a ~ i, ~', ~ ~ _' ~~
Comme le porte-contact 6 et le porte-contact 12 associés l'un à l'autre à l'aide de l'accouplement 20, qui est actif âans la position de repos, tout mouvement âu pre-mien en sens F va provoquer au moment de l'excitation de l'électro-aimant un déplacement simultané du second.
Afin que des courants de charge instantanés, qui pren-draient des valeurs élevées lors d'un raccordement direct du réseau et de la charge, ne circulent pas dans le cir-cuit d'alimentation principal 21 comprenant les interrup-teurs principaux, des courants de charge réduits sont dérivés dans le circuit d'alimentation auxiliaire 22, au moment de cette excitation, gràce à une fermeture préa- .
Table des interrupteurs auxiliaires. .
Cette fermeture, qui est opérée quelques millisecondes avant celle des interrupteurs principaux et qui n'autorise que le passage de courants initiaux 'réduits à
travers les trois résistances, est obtenue grâce à une différence des distances de fermeture propres aux pièces de contact des interrupteurs principaux - e2 - et auxi- ,., liaires - el -, ces dernières étant plus réduites.
Le résultat recherché s'obtient ici par un choix judi- ' cieux des courses des deux porte-contacts, celle - cl -du râteau auxiliaire étant rendue inférieure à celle ., .
- c2 - du porte-contact principal par l'intervention d'une butée mécanique retenant le premier alors que le second continue sa course, voir figure 2.
Cette différence de course est ici exploitée pour que se produise un débrayage automatique de l'accouplement 20 et donc des deux porte-contacts permettant ainsi de libérer w le porte-contact auxiliaire et autorisant celui-ci à
revenir à sa position de repos lorsque le porte-contact y , principal a. déjà opéré la fermeture des interrupteurs ', correspondants.

V1'O 92/06483 PCT/FR91/00748 ~L~t~'i~y~;~ '~
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Afin que l'appareil complet se retrouve dans un état de : .
repos identique à celui qui était le sien avant l'excitation de l'électro-aimant, des mesures seront prises pour que le retour en position de repos du porte--contact principal rétablisse rapidement l'embrayage de l'accouplement 20 sous le simple effet de son ressort de rappel propre et reconstitue la solidarité originale des deux porte-contacts 6, 12.
Un premier type d'accouplement amovible 20, visible à la , figure 3 à l'état accouplé lorsque l'appareil complet est au repos, fait appel à des moyens mécaniques simples pou vant âtre moulés ou surmoulés lors de la fabrication, ou pouvant au contraire faire l'objet d'une association de piéces détachées appropriées.
Un prolongement 16 du porte-contact 6 qui traverse une ouverture 27 du boïtier 26 du contacteur et se trouve en saillie par rapport à une face (par exemple une face frontale ou une face latérale) 30 de celui-ci, présente un dégagement 28 dont les bords opposés 24, 24' sont plus w étroits à l'entrée que la dimension transversale d'un logement 29 qui lui succède.
Le porte-contact 12 du boitier de contacts auxiliaires 11 comporte pour sa part un prolongement en forme de fourche 19 à~ branches élastiques 17, 18 dont les extrémités 17', 18' des branches élastiques 17 , 18 sont plus larges que ' la portion qui les précède. L'élasticité de cette . fourche, dont la nécessaire raideur peut nécessiter la mise en oeuvre d'une pièce métallique élastique d'appoint '.
23, lui permet de se dégager du logement lorsqu'une trac-tion longitudinale suffisante est exercée entre les deux porte-contacts, et lui permet de s'éngager dans celui-ci lorsqu'une poussée longitudinale est exercée par le porte-contact 6 vers le porte-contact 12.

WO 92%06483 PCT/FR91/00748 ~~.:t~~~~.~.~~
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Dans l'ëtat d'association des deux boitiers, qui peut être obtenu par des griffes 32, 33 présentes sur les faces en regard 30, 31 et dans la position de repos des deux porte-contacts 6, 12, le ressort de rappel 12' a ramené ce dernier contre une butée propre 25' du boitiez 11 en développant une force relativement faible, et le ressort de rappel 5' de l'armature a ramené dans le méme sens le porte-contact 6 dans sa position de repos.
Lorsque le porte-contact 5 se déplace en sens F, à la suite de l'excitation de l'électro-aimant, une.premiere course - cl - qui amène le porte-contact 12 en comprimant le ressort 12' est nécessaire à la fermeture des inter-rupteurs 13, 14, 15 et à l'établissement d'une pression de contact appropriée. Ce mouvement se prolonge jusqu'au moment où le porte-contact 12 vient s'appuyer et ;.. ,' s'arrèter contre une première surface de butée 25 de son ' ,-boîtier 11, voir figure 2.
Comme la course - c2 - du porte-contact principal est ,:
choisie pour ètre supérieure à - cl -, la fourche 19 se dégage du logement 29 et des branches 24, 24' permettant ainsi au ressort de rappel 12' de chasser en sens G le porte-contact 12 contre la butée 25' ~ il est clair que le débrayage de l'accouplement 20 et que L'ouverture des interrupteurs auxiliaires qui er. résultent ne s'opèrent querlorsque les interrupteurs p-_incipaux sont eux-mêmes en cours de fermeture et que le.. pression de contact de leurs pièces mobiles a déjà atteint une valeur suffi-sante, voir figure 4. ' . ;
Une désexcitation de l'électro-aimant du contacteur qui permet su porte-contact 6 de revenir vers sa position de repos - en sens G - grâce au ressort de rappel 5' ramène les bords du dégagement 28 au contact de la fourche 19 en communiquant à celle-ci par percussion un pincement transversal qui lui permet de pénétrer avec glissement dans le logement 29, de sorte que l'embrayage de :f, !~ "~ . ~ ~;. a a.~ ..
l'accouplement 20 est à nouveau rétabli dans l'attente d'un nouveau cycle de fonctionnement, voir figure 2.
Afin que cet accouplement se fasse sans jeu longitudinal, faute de quoi la séquence des fermetures successives des interrupteurs pourrait être altérée, on peut avantageuse-ment disposer dans le logement 29 une plaquette élastique 29' qui confère à la fourche une pénétration et un pince-ment longitudinal mesurés et donne par suite aux deux porte-contacts des positions relatives précises.
Les moyens qui viennent d'être décrits ne donnent toute leur efficacité que si l'allure de la courbe d'attraction de l'électro-aimant a été judicieusement choisie afin que les ralentissements provoqués, d'une part, par la dépense d'énergie nécessaire au débrayage de l'accouplement 20 et, d'autre part, par la compression du ressort 12' ne soient pas trop importants.
Par ailleurs, l'énergie développée par la détente du res-sort de rappel 5' de l'armature doit étre suffisante pour que 1a pénétration de la fourche dans le logement soit assurée quelle que soit l'orientation que prend l'appareil dans l'espace.
Selon un second mode de réalisation de l'accouplement ' amovible 40, visible à la figure 5, les deux porte-contacts 38, 39 sont associés en faisant appel à
l'adhérence da pièces magnêtiséas 37 et magnétisables 36 faisant par exemple appel à une ferrite et à du fer doux, Pour répondre à des impératifs déterminés par des commo-dités de fabrication ou des réductions. de coùt technique, on pourra disposer la pièce magnétisable et l'aimant per-manent sur l'un ou l'autre des porte-contacts.
I1 est essentiel. de garantir un effort d'accouplement régulier d'une manoeuvre à l'autre. Ainsi, on peut donner 11 - ;.~'~'~~>w5~ r~
à au moins .l'une des pièces 36, 37 la faculté de s'orienter dans l'espace, par exe.~.,ple en utilisant pour leur maintien des matériaux élastomères, ou en les fixant ' sur des portions moulées et articulées des ou d'un porte-s contact.
I1 est enfin clair que les positions de repas des deux porte-contacts seront suffisamment voisines pour éviter le contact matériel sur les aimants permanents, tout en assurant une Proximité suffisante pour un accouplement magnétique automatique.
Les positions des surfaces de butée qui sont nécessaires au décollement des pièces magnétique et magnétisable lors de l'excitation de l'électro-aimant sont ici régies par des considérations analogues à celles qui prévalent par l'accouplement mécanique.
D'autres types d'accouplements débrayables peûvent étre ' y substitués à ceux qui viennent d'être~décrits. '.

Claims

Revendications

1. Dispositif de commutation comportant au moins un interrupteur principal (7, 8, 9) pouvant passer d'une position ouverte à une position fermée au cours d'une phase transitoire de fermeture et d'une position fermée à une position ouverte au cours d'une phase transitoire d'ouverture, ces deux phases étant commandées par des déplacements respectifs d'un organe de commande (6), et au moins un interrupteur auxiliaire (13, 14, 15) comprenant au moins un contact fixe et un contact mobile relié audit organe de commande (6) par l'intermédiaire d'une liaison mécanique, caractérisé en ce que ladite liaison mécanique comprend un accouplement débrayable (20) conçu de manière à passer d'une position accouplée à une position désaccouplée, au cours de l'une desdites phases transitoires et de retourner ensuite de ladite position désaccouplée à la position accouplée, au cours d'un passage subséquent de l'interrupteur principal (7, 8, 9) par l'autre phase transitoire.

2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact mobile de l'interrupteur auxiliaire (13, 14, 15) est mobile entre deux positions, à savoir : une position ouverte et une position fermée, et en ce que ce contact mobile est sollicité par des moyens élastiques (12') vers l'une desdites positions.

3. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit accouplement débrayable (20) est de type à rupture de contrainte et est conçu de manière à obtenir un débrayage lorsque l'effort de commande transmis à l'interrupteur auxiliaire (13, 14, 15) par l'organe de commande (6) de l'interrupteur principal (7, 8, 9), dépasse un seuil prédéterminé.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le susdit accouplement débrayable (20) consiste en des moyens d'encliquetage élastiques (24, 24', 29; 17, 18).

5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le susdit accouplement débrayable (20) comprend deux pièces (36, 37) couplées magnétiquement, l'une des deux pièces étant reliée à l'organe de commande (6) de l'interrupteur principal (7, 8, 9), tandis que l'autre pièce est reliée au contact mobile de l'interrupteur auxiliaire (13, 14, 15).

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux susdits interrupteurs (7, 8, 9 - 13, 14, 15) sont disposés dans un même boitier, les déplacements du susdit organe de commande étant provoqués manuellement.

7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur principal et l'interrupteur auxiliaire sont multipolaires, et en ce que, dans ce cas, la susdite liaison mécanique comprenant l'accouplement débrayable relie les équipages mobiles des deux interrupteurs.

8. Dispositif selon la .revendication 1, caractérisé en ce que le susdit interrupteur principal appartient à un contacteur dont l'électro-aimant (4) est couplé au susdit organe de commande (6).

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le susdit contacteur est logé dans un premier boitier (26), et en ce que l'interrupteur auxiliaire (13, 14, 15) est logé dans un second boîtier (11) pouvant être mécaniquement associé au premier boitier (26).

10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur principal (7, 8, 9) commande l'alimentation d'une charge capacitive (2), et l'interrupteur auxiliaire (13, 14, 15) est placé en parallèle sur l'interrupteur principal (7, 8, 9) pour alimenter la charge (2) au travers des résistances limitatrices (R1, R2, R3) dans l'instant précédant la fermeture de l'interrupteur principal (13, 14, 15), et en ce que l'accouplement débrayable (20) est conçu de manière à
ce que le débrayage se produise au cours de la phase de fermeture de l'interrupteur principal (7, 8, 9), l'interrupteur auxiliaire (13, 14, 15) passant en position fermée avant l'interrupteur principal (7, 8, 9) en assurant une préalimentation de la charge (2) puis retournant ensuite en position ouverte, à la suite du débrayage, après la fermeture de l'interrupteur principal (7, 8, 9).