EP0099943B1 - Dispositif mobile multi contacts à balancier - Google Patents

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EP0099943B1
EP0099943B1 EP82200837A EP82200837A EP0099943B1 EP 0099943 B1 EP0099943 B1 EP 0099943B1 EP 82200837 A EP82200837 A EP 82200837A EP 82200837 A EP82200837 A EP 82200837A EP 0099943 B1 EP0099943 B1 EP 0099943B1
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rocker arm
stirrup
pivot pin
rollers
mobile device
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Jean-Claude Dufrasnes
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Umicore NV SA
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Ateliers de Constructions Electriques de Charleroi SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers

Definitions

  • This switching casitif comprises a stirrup from which slides an insulating piece carrying an axis on which a pendulum is articulated at each " emitted from which are rollers of itacts threaded on free axes of a 3 oscillation uvement with respect to the pendulum .
  • device is used in particular to ensure the electrical antact on the crown of selector es tap changers.
  • the short-circuit test is often considered to be the most severe. Indeed, to avoid fusion, it is necessary that the various elements, through which an intense current passes, remain joined despite the very significant repulsive forces which appear at the points of contact under the effect of the constriction of the current lines at downstream and upstream of the point of contact. To overcome this difficulty, the number of contact points is multiplied. In this case, however, the problem lies in giving each of these contact points an equally distributed mechanical load in order to obtain moderate heating.
  • Patent US-A-2824911 shows a switching device consisting of a shoe made of a material which is a good conductor of electricity, provided with a groove inside which a main conductor of current arrival slides, supported by its center on a spherical head lug to articulate like a ball joint and connected to flexible conductors which convey the current to a main starting conductor.
  • Patent EP-A-0029467 describes a stirrup which is a good conductor of electricity on which slides an insulating part carrying an axis on which are threaded several rollers cooperating with fixed contact tracks.
  • the invention mentioned below relates to a mobile device with multiple contact points whose mechanical arrangement balances the load on each contact.
  • This device comprises a pendulum, loaded in its middle by a spring, free to move in a plane perpendicular to the axis around which it pivots.
  • This pendulum is provided at each end with an axis, carrying two rollers, capable of moving in a plane perpendicular to the plane of movement of the pendulum.
  • FIG. 1 shows a balance 1, made of a good conductive material, carrying a central pad 2 allowing it to oscillate around an axis 3, called the balance axis.
  • an axis 4 called the roller axis
  • roller axis supports two rollers 5, made of a good conductive material, which can rotate freely around the roller axis 4, using the bearings 6.
  • These rollers 5 are pressed against the balance 1 by springs 7 disposed at the ends of the roller axis 4 and held in place by spring guides 8.
  • Each roller axis 4 can slide in a hole 9 in the balance 1 to balance the load of the springs antagonists 7 and thus obtain an equal pressure of the rollers 5 on the balance 1.
  • each hole 9 On either side of each hole 9, chamfers 10 have been made to give there each axis of rollers 4 a limited angular displacement.
  • the pendulum axis 3 is supported at its ends by an insulating part 11 which can slide on branches 12 of a stirrup 13 made of a good conductive material.
  • the cross section taken up in FIG. 3 shows that the pendulum axis 3 is limited in its travel by two buttonholes 14 made at the end of each branch 12 of the stirrup 13.
  • FIG. 3 also shows the spring 15 which acts on the insulating part 11 to ensure the telescopic movement of the pendulum 1 relative to the stirrup 13.
  • junction pieces 17 are secured at each end a flexible conductor 18 which forms a loop whose middle part is itself secured to the balance 1 over its entire thickness.
  • the flexible conductor 18 conducting the current between the balance 1 and the stirrup 13 is formed of a stack of foils brazed in its middle on the balance 1 and brazed at each end on the connecting pieces 17 threaded on the balance shaft 3.
  • the current transfer takes place from a ring 19, shown in section in FIG. 4, to the current socket 20 secured to the stirrup 13.
  • the path followed by the current lines finds its starting point on the ring 19 , passes through the contact points of the rollers 5 and is transmitted by their lateral faces to the sides of the balance 1.
  • the balance 1 then conveys the current to the flexible conductor 18 which from its central part conducts the current to its two ends secured to the junction pieces 17.
  • the current then passes from the junction pieces 17 to the stirrup 13 by the internal faces of the branches 12 thereof.
  • FIG. 4 shows that in this multi-contact device, the rollers 5 are held on the crown 19 by the action of the spring 15 which pushes on the insulating part 11 to transmit the force to the ends of the balance axis 3, then to the balance 1 itself by means of the bearing 2 and finally to each of the rollers 5 by means of the roller shafts 5 and of the bearings 6.
  • the force exerted by the spring 15 is distributed between the rollers 5 by rotation of the constituent elements of the multi-contact device along orthogonal axes.
  • the rotation of the pendulum 1 about the pendulum axis 3 balances the loads between the roller axis 4a and the roller axis 4b.
  • the freedom given to each roller axis 4 by the chamfers 10, made in the balance 1 at each edge of the through hole 9, makes it possible to balance the load transmitted to the roller axis 4 between each roller 5.
  • the load communicated to the axis 4a will be distributed equally between the rollers 5a and 5a 'shown in Figure 1.
  • the multi-contact device is mobile and moves, in the example presented, along a vertical axis, driven by a system, not shown, to which the stirrup 13 is fixed.
  • the stirrup 13 therefore moves along a constant radius.
  • the buttonholes 14 made at the end of the branches 12 of the stirrup 13 allow the stirrup axis to move in a telescopic movement in order to constantly apply the rollers 5 against the crown 19.
  • the crown 19 is not entirely concentric with the axis Ion which the stirrup 13 moves, the telescopic movement communicated to the balance 1 via the insulating part 11 on the one hand and the mobility at the level of the pendulum axis 3 and the roller axes 4 on the other hand allow the multi-contact device to keep, at all times, a load equally distributed on each roller 5.
  • the pendulum axis 3 of the device mobile moves, in the embodiment shown in FIG. 2, along a trajectory with a radius greater than the radius of the trajectory of the roller axes 4.
  • the multi-contact device has to move on a flat surface, one can simply, starting from the embodiment shown in Figures 1, 2, 3 and 4, adapt this device, by increasing the diameter of the rollers 5.
  • the balance 1 can have a completely different profile, provided that the balance axis 3 remains at least as close to the rolling surface as the roller axes 4 and that the thrust of the spring 15 is exerted in the central part of the pendulum 1, if the load spring 15 is unique.
  • the same result can be obtained with two load springs each applied to each end of the balance 1.
  • the balance 1 carries at each end a fork supporting an axis 4 with one or more rollers 5 threaded on this axle and applied against the fork arm by helical springs or by elastic washers. These elastic washers can be made of a material which is a good conductor of electricity to ensure the passage of current from the sides of the rollers 5 to the arm of the fork.
  • each roller axis 4 in a plane perpendicular to the plane of the pendulum 1 it can be obtained by a technical equivalent such as for example a ball joint or an arrangement by fitting appropriate profiles.

Landscapes

  • Contacts (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Transplanting Machines (AREA)

Description

  • 1 vention concerne un dispositif de cc iutation mobile dans deux directions cerant avec une voie de contact continue. Ce casitif de commutation comporte un étrier le duquel coulisse une pièce isolante portant axe sur lequel s'articule un balancier à chaque "émité duquel sont disposés des galets de itacts enfilés sur des axes libres d'un 3uvement d'oscillation par rapport au balancier. : dispositif s'utilise notamment pour assurer le antact électrique sur la couronne de sélecteur es changeurs de prises en charge.
  • Parmi les différents essais imposés à l'appareillage électrique pour vérifier le bon comportement des contacts électriques mobiles, l'essai de court-circuit est souvent considéré comme le plus sévère. En effet, pour éviter la fusion, il faut que les divers éléments, à travers lesquels passe un courant intense, restent jointifs malgré les forces de répulsion très importantes qui apparaissent aux points de contact sous l'effet de la constriction des lignes de courant à l'aval et à l'amont du point de contact. Pour vaincre cette difficulté, on multiplie le nombre de points de contacts. Mais dans ce cas le problème réside à donner à chacun de ces points de contacts une charge mécanique également répartie pour obtenir des échauf fements modérés.
  • On connait déjà par le brevet US-A- 1570933, un étrier télescopique sur lequel s'articule un balancier à chaque extrémité duquel pivotent des galets en forme de poulies dont les gorges maintiennent l'engagement du conducteur principal sur lequel se déplacent ces galets.
  • Le brevet US-A- 2824911 montre un dispositif de commutation constitué d'un patin en matériau bon conducteur d'électricité, muni d'une rainure à l'intérieur de laquelle glisse un conducteur principal d'arrivée de courant, prenant appui cn son centre sur un ergot à tête sphérique pour s'articuler à la manière d'une rotule et connecté à des conducteurs flexibles qui véhiculent le courant vers un conducteur principal de départ.
  • Le brevet EP-A-0029467 décrit un étrier bon conducteur d' électricité sur lequel coulisse une pièce isolante portant un axe sur lequel sont enfilés plusieurs galets coopérant avec des pistes de contacts fixes.
  • L'invention ci-dessous mentionnée se rapporte à un dispositif mobile à points de contacts multiples dont l'agencement mécanique equilibre la charge sur chaque contact.
  • Ce dispositif comporte un balancier, chargé en son milieu par un ressort, libre de se déplacer dans un plan perpendicul aire à l'axe autour duquel il pivote. Ce balancier est muni à chaque extrémité d'un axe, portant deux galets, apte à se déplacer dans un plan perpendiculaire au plan de déplacement du balancier. Par rotation des divers constituants du dispositif multicontacts selon des axes orthogonaux, la charge appliquée au centre du balancier se répartit égalemment sur chacun des quatre galets, quelque soit l'état de la surface de roulement.
  • L'invention est exposée plus en détails à l'aide des figures 1, 2 3 et 4 qui montrent un exemple de réalisation du dispositif multicontacts se déplaçant selon un axe vertical sur une couronne concentrique.
    • La figure 1 représente une coupe partielle selon un plan vertical du dispositif multicontacts
    • La figure 2 est la vue en plan du dispositif se déplaçant selon un axe vertical.
    • La figure 3 est une coupe transversale faite au niveau de l'axe du balancier.
    • La figure 4 est une coupe transversale faite au niveau de l'axe des galets.
  • La figure 1 montre un balancier 1, en matériau bon conducteur, portant un coussinet central 2 lui permettant d'osciller autour d'un axe 3, appelé axe de balancier. A chaque extrémité du balancier 1, un axe 4, appelé axe de galets, supporte deux galets 5, en matériau bon conducteur, pouvant tourner librement autour de l'axe de galet 4, à l'aide des coussinets 6. Ces galets 5 sont pressés contre le balancier 1 par des ressorts 7 disposés aux extrémités de l'axe de galets 4 et maintenus en placé par des guide-ressorts 8. Chaque axe de galets 4 peut coulisser dans un trou 9 du balancier 1 pour équilibrer la charge des ressorts antagonistes 7 et ainsi obtenir une pression égale des galets 5 sur le balancier 1. De part et d'autre de chaque trou 9, des chanfreins 10 ont été faits pour donner il chaque axe de galets 4 un déplacement angulaire limité. L'axe de balancier 3 est soutenu par ses extrémités par une pièce isolante 11 pouvant coulisser sur des branches 12 d'un étrier 13 en matériau bon conducteur.
  • La coupe transversale reprise en figure 3 fait apparaître que l'axe de balancier 3 est limité dans sa course par deux boutonnières 14 faites en bout de chaque branche 12 de l'étrier 13.
  • La figure 3 montre encore le ressort 15 qui agit sur la pièce isolante 11 pour assurer le mouvement télescopique du balancier 1 par rapport à l'étrier 13.
  • Deux ressorts 16 enfilés sur l'axe de balancier 3, de part et d'autre du balancier 1 appliquent des pièces de jonction 17 contre les faces intérieures des branches 12 de l'étrier 13. Les pièces de jonction 17 sont solidarisées à chaque bout d'un conducteur souple 18 qui forme une boucle dont la partie médiane est elle-même solidarisée au balancier 1 sur toute son épaisseur.
  • Dans l'exemple de réalisation montré en figure 3, le conducteur souple 18 conduisant le courant entre le balancier 1 et l'étrier 13 est formé d'un empilage de clinquants brasé en son milieu sur le balancier 1 et brasé à chaque extrémité sur les pièces de jonction 17 enfilées sur l'axe de balancier 3.
  • La même fonction peut être assurée par une tresse souple brasée en son milieu sur le balancier 1 et portant à chaque extrémité un manchon serti, percé d'un trou et enfilé sur l'axe de balancier 3.
  • Dans ce dispositif mobile multi-contacts, le transfert de courant se fait depuis une couronne 19, montrée en coupe sur la figure 4, jusqu'à la prise de courant 20 solidaire de l'étrier 13. Le trajet suivi par les lignes de courant trouve son point de départ sur la couronne 19, passe par les poînts de contacts des galets 5 et se transmet par leurs faces latérales aux flancs du balancier 1. Le balancier 1 véhicule alors le courant jusqu'au conducteur souple 18 qui depuis sa partie centrale conduit le courant jusqu'à ses deux extrémités solidarisées aux pièces de jonction 17. Le courant passe ensuite des pièces de jonction 17 à l'étrier 13 par les faces internes des branches 12 de celui-ci.
  • La figure 4 montre que dans ce dispositif multi- contacts, les galets 5 sont maintenus sur la couronne 19 par l'action du ressort 15 qui pousse sur la pièce isolante 11 pour transmettre l'effort aux extrémités de l'axe de balancier 3, puis au balancier 1 lui-même par l'intermédiaire du coussinet 2 et enf in à chacun des galets 5 par l'intermédiaire des axes de galets 5 et des coussinets 6.
  • L'effort exercé par le ressort 15 se répartit entre les galets 5 par rotation des éléments constitutifs du dispositif multi-contacts selon des axes orthogonaux. Dans la réalisation donnée à titre d'exemple en figure 1, la rotation du balancier 1 autour de l'axe de balancier 3 équilibre les charges entre l'axe de galets 4a et l'axe de galets 4b. La liberté donnée à chaque axe de galets 4 par les chanfreins 10, f aits dans le balancier 1 à chaque bord du trou de passage 9, permet d'équilibrer la charge transmise à l'axe de galets 4 entre chaque galet 5. Par exemple la charge communiquée à l'axe 4a sera répartie à part égale entre les galets 5a et 5a' représentés en figure 1.
  • Le dispositif multi-contacts est mobile et se déplace, dans l'exemple présenté, selon un axe vertical, entraîné par un système, non représenté, auquel l'étrier 13 est fixé. L'étrier 13 se déplace donc selonun rayon constant. Les boutonnières 14 faites en bout des branches 12 de l'étrier 13 permettent à l'axe de l'étrier de se mouvoir selon un mouvement télescopique pour appliquer constamment les galets 5 contre la couronne 19.
  • Toutefois, si pour des raisons de fabrication ou de montage, la couronne 19 n'est pas tout à fait concentrique à l'axe se Ion lequel se déplace l'étrier 13, le mouvement télescopique communiqué au balancier 1 par l'intermédiaire de la pièce isolante 11 d'une part et la mobilité au niveau de l'axe de balancier 3 et des axes de galets 4 d'autre part permettent au dispositif multicontacts de garder, à tout instant, une charge également répartie sur chaque galet 5.
  • Dans les systèmes connus, il arrive qu'en cours de déplacement certains galets ne gardent pas constamment le contact avec la surface sur laquqlle ils se déplacent.
  • Pour éviter que par exemple une aspérité incrustée dans la couronne favorise le basculement du dispositif multi-contacts dans le sens du déplacement par blocage de galets situés à l'avant et soulèvement des galets à l'arrière, l'axe de balancier 3 du dispositif mobile se déplace, dans l'exemple de réalisation repris en figure 2, selon une trajectoire de rayon plus grand que le rayon de la trajectoire des axes de galets 4.
  • Si le dispositif multi-contacts doit se déplacer sur une surface plane, on peut simplement, au départ de l'exemple de réalisation montré dans les figures 1, 2, 3 et 4 adapter ce dispositif, en augmentant le diamètre des galets 5.
  • D'ailleurs, il est évident que le balancier 1 peut présenter un tout autre prof il pour autant que l'axe de balancier 3 reste au moins aussi proche de la surface de roulement que les axes de galets 4 et que la poussée du ressort 15 soit exercée dans la partie centrale du balancier 1, si le ressort de charge 15 est unique. par contre, on peut obtenir le même résultat avec deux ressorts de charge appliqué chacun à chaque extrémite du balancier 1. Dans une autre réalisation, le balancier 1 porte à chaque extrémité une fourche supportant un axe 4 avec un ou plusieurs galets 5 enfilés sur cet axe et appliqués contre le bras de la fourche par des ressorts hélicoïdaux ou par des rondelles élastiques. Ces rondelles elastiques peuvent être en matériau bon conducteur d'electricitè pour assurer le passage du courant des flancs des galets 5 au bras de la fourche.
  • Quant à la mobilité donnée à chaque axe de galet 4 dans un plan perpendiculaire au plan du balancier 1, elle peut être obtenue par un équivalent technique tel que par exemple une rotule ou une disposition par emboitement de profils appropriés.

Claims (6)

1. Dispositif mobile multi-contacts comprenant un étrier (13), en matériau bon conducteur, rendu solidaire des moyens d'entrainement du dispositif, un support d'étrier (11), en matériau isolant, un ressort (15) agissant sur le support d' étrier (11), une rangée de galets (5) tournant autour d'un axe (4), et des ressorts (7) agissant axialement sur les galets (5)
caractérisé en ce qu'au moins un balancier (1 en matériau bon conducteur, est libre d'osciller autour d'un axe (3) solidarisé au support d'étrier (11) coulissant sur l'étrier (13), rendu solidaire des moyens d'entraînement du dispositif,
en ce que le balancier (1) porte à chaque extrémité, un axe (4), appelé axe de galets, approximativement parallèle à l'axe de balancier (3) et éventuellement libre de se déplacer d'un mouvement angulaire dans un plan perpendiculaire à la direction de déplacement du dispositif, porte un ou plusieurs galets (5) poussés contre le balancier (1) par un ou plusieurs ressorts (7) agissant axialement et en ce qu' au moins un conducteur souple (18) est disposé entre l'étrier (13) et le balancier (1 ).
2. Dispositif mobile multi-contacts selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à chaque extrémité du balancier (1), l'axe de galet (4) coulisse dans un trou (9) ayant un chanfrein (10) à chaque bord et en ce que sur le dit axe de galet (4) sont enfilés, de part et d'autre du balacier (1) un nombre paire de galets (5) poussés contre le balancier (1) par des ressorts (7) agissant à chaque extrémité de l'axe de galet (4)
3. Dispositif mobile multi-contacts selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur souple assurant la liaison entre l'étrier (13) et le balancier (1) est un empilage de clinquants brasé en son milieu sur le balancier (1) et brasé à chaque extrémité sur des pieces de jonction (17) enfilées sur l'axe du balancier (3) et poussés contre les faces internes des branches (12) de l'étrier (13) par des ressorts (16) enfilés sur l'axe de balancier (3).
4. Dispositif mobile multi-contacts selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur souple assurant la liaison entre l'étrier (13) et le balancier (1) est une tresse souple brasée en son milieu sur le balancier (1) et portant à chaque extrémité un manchon serti, percé d'un trou pour être enfilé sur l'axe du balancier (3) et poussé contre la face interne d'une branche (12) de l'étrier (13) par un ressort (16).
5. Dispositif mobile multi-contacts selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que la distance entre l'axe de balancier (3) et la surface de roulement (19) est plus petite ou égale à la distance entre les axes de galets (4) et cette même surface de roulement (19).
6) Dispositif mobile multi-contacts selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un coussinet (2) solidaire du balancier (1) et dans lequel pivote l'axe de balancier (3) a une dimension axiale qui dépasse l'épaisseur, du balancier (1).
EP82200837A 1982-07-05 1982-07-05 Dispositif mobile multi contacts à balancier Expired EP0099943B1 (fr)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
AT82200837T ATE18317T1 (de) 1982-07-05 1982-07-05 Bewegliche mehrkontaktanordnung mit wippe.
EP82200837A EP0099943B1 (fr) 1982-07-05 1982-07-05 Dispositif mobile multi contacts à balancier
DE8282200837T DE3269365D1 (en) 1982-07-05 1982-07-05 Multiple contact mobile device with rocker arm
JP58120155A JPS5931517A (ja) 1982-07-05 1983-07-01 揺り腕を有する可動の多重接触装置

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Publication Number Publication Date
EP0099943A1 EP0099943A1 (fr) 1984-02-08
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JP (1) JPS5931517A (fr)
AT (1) ATE18317T1 (fr)
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DE3269365D1 (en) 1986-04-03
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