EP0185119A1 - Module de coupure à pinces pour sélecteur de prises en charge - Google Patents

Module de coupure à pinces pour sélecteur de prises en charge Download PDF

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EP0185119A1
EP0185119A1 EP84201885A EP84201885A EP0185119A1 EP 0185119 A1 EP0185119 A1 EP 0185119A1 EP 84201885 A EP84201885 A EP 84201885A EP 84201885 A EP84201885 A EP 84201885A EP 0185119 A1 EP0185119 A1 EP 0185119A1
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contact
cut
fixed contact
level
clamp
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Withdrawn
Application number
EP84201885A
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German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Claude Dufrasne
Etienne Koch
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Umicore NV SA
Original Assignee
Ateliers de Constructions Electriques de Charleroi SA
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Publication date
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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
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • H01H2009/0022—Mounting of the fixed contacts or taps on cylindrical wall of oil vessel containing the tap changer; Details of screening

Definitions

  • the invention relates to a cut-off module for on-load selector comprising cut-off rollers and a clamp contact for collaborating with different ranges of the same fixed contact.
  • the improvement in the resistance of fixed and mobile electrical contacts to short circuits is frequently obtained by increasing the number of contact points between the fixed elements and the mobile elements.
  • This solution has the drawback of leading to a larger diameter of the insulating tube which defines the external contour of the device and to greater difficulty in accommodating this tube in the tank of the power transformer.
  • Another solution is to increase the pressure in which the rollers of the movable contact are applied to the fixed elements. This solution has the disadvantage of leading to premature wear of the various organs in relative motion.
  • L t invention as characterized in the claims solves the problem by creating a load tap selector for switching module which completely separates the electrical and mechanical functions of the various elements to avoid a quality degradation safely contacts in operation.
  • the cut-off module according to the invention is characterized in that cut-off rollers are applied to a pad, located at a first level of the fixed contact, by a spring device acting through the inter medium of an insulating part, in that a clamp contact collaborates with other pads, located at a second level of the fixed contact, and in that a fixed contact support, provided with several watertight anchoring points , combines the range of the first level with the ranges of the second level of the fixed contact.
  • the cut-off module is distinguished by a long service life, it offers a geometric arrangement which greatly improves the resistance to short circuits without increasing the diameter of the insulating tube, it allows several construction variants.
  • This figure shows, in section, a set of roller contacts and a clamp contact, distributed in two levels and called subsequently cut-off module.
  • a cut-off module 1 collaborates with a fixed contact 2 formed by a fixed contact support 3, made of electrolytic copper, arranged vertically along an insulating tube 4, fixed to the latter in its upper part, later called upper stage contact, by a bushing stud 5-whose threaded end receives a nut 6 used to hold a guard ring 7 and a metal washer 8 threaded on the bushing stud 5.
  • the metal washer 8 supports a seal 9 which bears on a flat surface 10 of the insulating tube 4.
  • the through stud 5 carries an internal thread, not shown, intended to receive a screw for fixing an electrical connection cable, not shown.
  • the fixed contact support 3 is positioned in its lower part, subsequently called the lower contact stage by a lug 11 onto which a screw 12 is screwed serving to maintain a seal 13.
  • the fixed contact support 3 is secured to a vertically disposed pad, subsequently called a vertical pad 14, and covered with a layer 15 made of a material resistant to erosion by the arc electric.
  • the fixed contact support 3 is secured to a horizontal branch 16 having two contact pads, consisting respectively of the upper face and the lower face of the horizontal branch 15 and identified respectively at 17 and 18, to collaborate with a clamp contact 19.
  • the clamp contact 19 is formed by two contact elements, subsequently called clamp contact elements and identified at 20 and 21, establishing a double bridge of electrical contacts between the contact pads 17 and 18 of the horizontal branch 16 of the fixed contact. 2 and contact pads 22, 23 of a horizontal tab 24 of a movable contact support 25.
  • the elements of the clamp contact 20 and 21 are joined by a rod 26 provided at one end with a head 27, bearing on an element of the clamp contact 20, and the other end of which is provided with a groove in which engages a retaining ring 28 to compress a helical spring later called a clamp spring 29 threaded on the rod 26 and resting on the other clamp contact element 21 by means of an insulating washer 30 .
  • the end of the rod 26 is protected by a guard ring 31.
  • each of the clamp contact elements 20 and 21 carries a central notch respectively marked at 32 and 33 into which engage a pin 34 fixed to the horizontal tab 24 of the movable contact support 25.
  • each end of the pads 17 and 18 has an inclined face marked respectively at 35 and 36.
  • the pads 17 and 18 collaborating with the clamp contact 19 are arranged as close as possible to an anchoring point of the fixed contact 2 on the insulating tube 4 .
  • the movable contact support 25 consists of a lower vertical branch 37, leading the current to a crown not shown, and of a horizontal branch 38 serving for the attachment of the support movable contact 25 on an inner tube 39.
  • the movable contact support 25 also comprises an upper vertical branch 40 serving for the connection of a central stirrup 41 belonging to an assembly called movable assembly in patent EP 0029467 consisting of a telescopic central stirrup and two oscillating end stirrups.
  • the figure shows the central stirrup 41, the two branches 42 and 43 of which allow the sliding of an insulating part 44 formed by two external parts forming slides and identified at 45 and 46 and an internal part 47 forming a piston.
  • the two slides 45 and 46 of the insulating piece 44 carries at the end a bore allowing the passage of a shaft 48 on which are threaded two contact rollers subsequently called cut rollers 49 and 50, of the same diameter and collaborating with the vertical surface 14 of the fixed contact support 3.
  • the two cut-off rollers 49 and 50 are covered with a layer of a material resistant well to the erosion of the electric arc and are applied to the layer 15, consisting of 'a similar material, covering the vertical range 14.
  • the two cutting rollers 49 and 50 are applied to the vertical range 14. of the fixed contact 2 with mechanical pressure exerted by a compression spring subsequently called the spring of the central caliper 51 housed in a socket 52 secured to the internal part 47 of the insulating part 44.
  • the two cut-off rollers 49 and 50 are applied to the internal faces of the two branches 42 and 43
  • roller spring 53 threaded on the shaft 48 and tending to separate the cut rollers 49 and 50 from one another.
  • the vertical surface 14 and the layer 15 which covers it are bevelled at both ends.
  • the central bracket 41 is secured to the movable contact support 25 by a lug 54 applied against the upper vertical branch 40 by a screw 55.
  • the displacement of the cutting module 1 is done by rotation of the inner tube 39 rotating around its axis, not shown, and driving through the movable contact support 25 both the central bracket 41 and its cut rollers 49 and 50 and the clamp contact 19.
  • the cut-off module 1 comes close to the fixed contact 2, at the upper contact level, the cut-off rollers 49 and 50 approach the vertical range 14 and the layer 15 which covers it by an inclined surface thus causing the progressive compression of the spring center bracket 51.
  • the clamp contact 19 approaches the inclined faces 35 and 36 of the pads 17 and 18 of the horizontal branch 16 of the fixed contact 2 and cause the compression of the clamp spring 29.
  • the breaking module 1 When, in the embodiment of the figure, the breaking module 1 is stopped in front of the fixed contact 2, the current, brought by the cable to the bushing stud 5, is distributed between the upper contact level and the lower contact level in proportion to the conductivity of the paths offered to the current.
  • a first path, offered to the current at the upper level of contact, is made from the crossing stud 5, through the vertical track 14 and its layer 15 made of material resistant well to the erosion of the electric arc, the layers similar covering the cutting rollers 49 and 50, the sides of these rollers, the internal faces of the branches 42 and 43 of the central stirrup 41, the lug 54, the upper vertical branch 40 of the movable contact support 25 to reach the branch lower vertical 37.
  • the second path, offered to the current at the lower contact level, is at the start of the crossing stud 5 along the fixed contact support 3, the horizontal branch 16, passes through the pads 17 and 18 and the contact elements. with clamps 20 and 21, of the horizontal tab 24 of the movable contact support 25 to reach the lower vertical branch 37.
  • this clamp contact 19 offers excellent resistance to the separation forces which appear between the fixed contacts and the mobile contacts following the constriction of the lines of contact. current at the crossing points creating repulsion efforts.
  • another embodiment includes, on the height of the cutting rollers 49 and 50 an insulating pad inserted in the central part of the vertical pad 14.
  • Another exemplary embodiment consists in reversing the contact levels by placing the clamp contact 19 at the upper contact level and the cut-off rollers 49 and 50 held by the central stirrup 41 at the lower contact level.

Landscapes

  • Installation Of Indoor Wiring (AREA)

Abstract

Le module de coupure comprend un premier niveau de contact constitué de deux étriers d'extrémité oscillants non représentés, situés de part et d'autre d'un étrier central 41 sur lequel coulisse une pièce isolante 44 poussée par un ressort 51 pour appliquer deux galets de coupure 49 et 50 sur une plage verticale 14 d'un support de contact fixe 3. Ce module de coupure comprend encore un second niveau de contact constitué d'un contact à pinces 19 collaborant avec les plages 17 et 18 d'une branche horizontale 16 du dit support de contact fixe 3 ancré à la paroi isolante 4 à l'aide d'un goujon de traversée 5 et d'un ergot 11 rendus étanches l'un et l'autre par des joints appropriés 9 et 13.

Description

  • L'invention concerne un module de coupure pour sélecteur de prises en charge comprenant des galets de coupure et un contact à pinces pour collaborer avec différentes plages d'un même contact fixe. Dans les sélecteurs de prises en charge, l'amélioration de la tenue des contacts électriques fixes et mobiles aux courts-circuits est fréquement obtenue en augmentant le nombre de points de contacts entre les éléments fixes et les éléments mobiles. Cette solution présente l'inconvénient de conduire à un plus grand diamètre du tube isolant qui définit le contour extérieur de l'appareil et à une plus grande difficulté de loger ce tube dans la cuve du transformateur de puissance. Une autre solution consiste à augmenter la pression dans laquelle les galets du contact mobile sont appliqués sur les éléments fixes. Cette solution présente l'inconvénient de conduire à des usures prématurées des différents organes en mouvement relatif.
  • Une solution plus élaborée consiste à utiliser conjointement des contacts à pinces et des contacts à galets. On connait déjà un dispositif utilisant un contact à pinces associé à des contacts à galets montés en bout de lamelles élastiques chargées d'assurer à la fois la pression mécanique et le passage du courant électrique. Ces deux fonctions, remplies par les mêmes éléments, présentent l'inconvénient majeur d'entraver, suite aux echauffements successifs créés par le passage du courant, une réduction progressive de l'élasticité de ces lamelles qui engendre à son tour des perlages et des collages des galets par manque de pression mécanique pour aboutir rapidement à la destruction complète des contacts.
  • La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités. Ltinvention telle qu'elle est caractérisée dans les revendications résoud le problème en créant un module de coupure pour sélecteur de prises en charge qui sépare totalement les fonctions électriques et mécaniques des différents éléments pour éviter d'une manière sûre la dégradation de la qualité des contacts en fonctionnement.
  • Le module de coupure selon l'invention se caractérise en ce que des galets de coupure sont appliqués sur une plage, située à un premier niveau du contact fixe, par un dispositif à ressort agissant par l'intermédiaire d'une pièce isolante, en ce qu'un contact à pinces collabore avec d'autres plages, situées à un second niveau du contact fixe, et en ce qu'un support de contact fixe, muni de plusieurs points d'ancrage étanches, réunit la plage du premier niveau aux plages du second niveau du contact fixe.
  • Les avantagea obtenus grâce à cette invention consistent essentiellement en ce que le module de coupure se distingue par une longue durée de vie, il offre une disposition géométrique qui améliore fortement la tenue aux courts-circuits sans augmenter le diamètre du tube isolant, il autorise plusieurs variantes de construction.
  • L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide d'une figure représentant seulement un mode d'exécution.
  • Cette figure représente, en coupe, un ensemble de contacts à galets et un contact à pinces, réparti en deux niveaux et appelé ultérieurement module de coupure.
  • Un module de coupure 1 collabore avec un contact fixe 2 formé d'un support de contact fixe 3, en cuivre électrolytique, disposé verticalement le long d'un tube isolant 4, fixé à celui-ci dans sa partie supérieure, ultérieurement appelé étage supérieur de contact, par un goujon de traversée 5-dont l'extrémité filetée reçoit un écrou 6 servant au maintien d'un anneau de garde 7 et d'une rondelle métallique 8 enfilés sur le goujon de traversée 5. La rondelle métallique 8 soutient un joint d'étanchéité 9 qui prend appui sur une surface aplanie 10 du tube isolant 4. Le goujon de traversée 5 porte un filetage intérieur, non représenté, destiné à recevoir une vis de fixation d'un câble électrique de raccordement, non représenté. Le support de contact fixe 3 est positionné dans sa partie inférieure, ultérieurement appelé étage inférieur de contact par un ergot 11 sur lequel se visse une vis 12 servant au maintien d'un joint d'étanchéité 13.
  • A l'étage supérieur de contact, le support de contact fixe 3 est solidarisé à une plage disposée verticalement, ultérieurement appelée plage verticale 14, et recouverte d'une couche 15 faite d'un matériau résistant bien à l'érosion de l'arc électrique.
  • A l'étage inférieur de contact, le support de contact fixe 3 est solidarisé à une branche horizontale 16 présentant deux plages de contact, constituées respectivement de la face supérieure et de la face inférieure de la branche horizontale 15 et repérées respectivement en 17 et 18, pour collaborer avec un contact à pinces 19.
  • Le contact à pinces 19 est formé de deux éléments de contact, appelés ultérieurement éléments du contact à pinces et repérés en 20 et 21, établissant un double pont de contacts électriques entre les plages de contacts 17 et 18 de la branche horizontale 16 du contact fixe 2 et des plages de contacts 22,23 d'une patte horizontale 24 d'un support de contact mobile 25.
  • Les éléments du contact à pinces 20 et 21 sont réunis par une tige 26 munie à une extrémité d'une tête 27, prenant appui sur un élément du contact à pinces 20, et dont l'autre extrémité est munie d'une gorge dans laquelle s'engage une bague de retenue 28 pour mettre en compression un ressort hélicoïdal appelé ultérieurement ressort de pinces 29 enfilé sur la tige 26 et s'appuyant sur l'autre élément de contact à pinces 21 par l'intermédiaire d'une rondelle isolante 30.
  • Pour réduire les gradients de tension sur le fluide diélectrique dans lequel se trouve plongé le module de coupure 1, l'extrémité de la tige 26 est protégée par un anneau de garde 31.
  • Pour supprimer la rotation des éléments de contact à pinces 20 et 21 autour de la tige 26 lorsqu'ils abordent les plages 17 et 18 de la branche horizontale 16 du contact fixe 2 chacun des éléments de contact à pinces 20 et 21 porte une encoche centrale respectivement repérée en 32 et 33 dans lesquelles s'engagent une broche 34 fixée à la patte horizontale 24 du support de contact mobile 25.
  • Pour faciliter l'accès des éléments de contacts à pinces 20 et 21 sur les plages 17 et 18 de la branche horizontale 16 du contact fixe 2, chaque extrémité des plages 17 et 18 présente une face inclinée repérée respectivement en 35 et 36. Enfin pour éviter les déformations de la branche horizontale 16 et celles du support de contact fixe 3, les plages 17 et 18 collaborant avec le contact à pinces 19 sont disposées au plus près d'un point d'ancrage du contact fixe 2 sur le tube isolant 4.
  • Le support de contact mobile 25 est constitué d'une branche verticale inférieure 37, conduisant le courant vers une couronne non représentée, et d'une branche horizontale 38 servant à l'accrochage du support de contact mobile 25 sur un tube intérieur 39.
  • Le support de contact mobile 25 comporte encore une branche verticale supérieure 40 servant au raccordement d'un étrier central 41 appartenant à un ensemble appelé équipage mobile dans le brevet EP 0029467 constitué d'un étrier central télescopique et de deux étriers d'extrémité oscillants. La figure montre l'étrier central 41 dont les deux branches 42 et 43 permettent le coulissement d'une pièce isolante 44 formée de deux parties externes formant glissières et repérées en 45 et 46 et d'une partie interne 47 formant piston.
  • Les deux glissières 45 et 46 de la pièce isolante 44 porte à l'extrémité un alésage permettant le passage d'un arbre 48 sur lequel sont enfilés deux galets de contacta ultérieurement appelés galets de coupure 49 et 50, de même diamètre et collaborant avec la plage verticale 14 du support de contact fixe 3. Les deux galets de coupure 49 et 50 sont recouverts d'une couche d'un matériau résistant bien à l'érosion de l'arc électrique et s'appliquent sur la couche 15, constituée d'un matériau semblable, recouvrant la plage verticale 14. Les deux galets de coupure 49 et 50 sont appliqués sur la plage verticale 14.du contact fixe 2 avec une pression mécanique exercée par un ressort de compression ultérieurement appelé ressort de l'étrier central 51 logé dans une douille 52 solidaire de la partie interne 47 de la pièce isolante 44. Les deux galets de coupure 49 et 50 sont appliqués sur les faces internes des deux branches 42 et 43
  • de l'étrier central 41 par un ressort appelé ultérieurement ressort de galets 53 enfilé sur l'arbre 48 et tendant à écarter les galets de coupure 49 et 50 l'un de l'autre.
  • Pour faciliter l'accès des galets de coupure 49 et 50, la plage verticale 14 et la couche 15 qui la recouvre sont bisautées aux deux extrémités.
  • Dans l'exemple de réalisation montré dans cette figure l'étrier central 41 est solidarisé au support de contact mobile 25 par une patte 54 appliquée contre la branche verticale supérieure 40 par une vis 55. Le déplacement du module de coupure 1 se fait par rotation du tube intérieur 39 tournant autour de son axe, non représenté, et entrainant par l'intermédiaire du support de contact mobile 25 à la fois l'étrier central 41 et ses galets de coupure 49 et 50 et le contact à pinces 19. Lorsque le module de coupure 1 arrive à proximité du contact fixe 2, au niveau supérieur de contact, les galets de coupure 49 et 50 abordent la plage verticale 14 et la couche 15 qui la recouvre par une surface inclinée provoquant ainsi la compression progressive du ressort d'étrier central 51.
  • De même, au niveau inférieur de contact, le contact à pinces 19 abordent les faces inclinées 35 et 36 des plages 17 et 18 de la branche horizontale 16 du contact fixe 2 et provoquent la compression du ressort de pinces 29.
  • Lorsque, dans l'exemple de réalisation de la figure, le module de coupure 1 est à l'arrêt devant le contact fixe 2, le courant, amené par le câble au goujon de traversée 5,se répartit entre le niveau de contact supérieur et le niveau de contact inférieur proportionnellement à la conductibilité des cheminements offerts au courant.
  • Un premier cheminement, offert au courant au niveau supérieur de contact, se fait au départ du goujon de traversée 5, à travers la plage verticale 14 et sa couche 15 faite de matériau résistant bien à l'érosion de l'arc électrique, les couches semblables recouvrant les galets de coupure 49 et 50, les flancs de ces galets, les faces internes des branches 42 et 43 de l'étrier central 41, la patte 54, la branche verticale supérieure 40 du support de contact mobile 25 pour gagner la branche verticale inférieure 37.
  • Le second cheminement, offert au courant au niveau inférieur de contact, se fait au départ du goujon de traversée 5 le long du support de contact fixe 3, de la branche horizontale 16, passe à travers les plages 17 et 18 et des éléments de contact à pinces 20 et 21, de la patte horizontale 24 du support de contact mobile 25 pour gagner la branche verticale inférieure 37.
  • A cause de la plus grande résistivité électrique des matériaux résistants bien à l'érosion de l'arc électrique recouvrant les galets de coupure 49 et 50 et la plage verticale 14, la majeure partie du courant sera véhiculé par le contact à pinces 19.
  • En cas de court-circuit ce contact à pinces 19 offre une excellente résistence aux efforts de décollement qui apparaissent entre les contacts fixes et les contacts mobiles suite à la constriction des lignes de courant aux points de passage créant des efforts de répulsion. Pour forcer le passage de courant par le seul contact à pinces 19, un autre exemple de réalisation comprend, sur la hauteur des galets de coupure 49 et 50 une plage isolante insérée dans la partie centrale de la plage verticale 14.
  • Un autre exemple de réalisation consiste à inverser les niveaux de contact en disposant le contact à pinces 19 au niveau supérieur de contact et les galets de coupure 49 et 50 maintenus par l'étrier central 41 au niveau inférieur de contact.
  • D'autres variantes de construction sont obtenues en modifiant le nombre de galets de coupure ou le nombre de contacts à pinces disposés en parallèle pour collaborer avec des plages de contact fixe de plus grandes dimensions.

Claims (5)

1. Module de coupure (1) pour sélecteur de prises en charge, comprenant des galets de coupure (49,50) et un contact à pinces (19) collaborant avec des plages (14,15;17;18) d'un même contact fixe (2) caractérisé en ce que les galets de coupure (49,50) sont appliqués sur une plage (14,15), située à un premier niveau de contact fixe (2), par un dispositif à ressort (51) agissant par l'intermédiaire d'une pièce isolante (44)
en ce que le contact à pinces (19) collabore avec d'autres plages (17, 18), situées à un second niveau du contact fixe (2) et orientées perpendiculairement à la dite plage (14,15) du premier niveau du contact fixe (2)
et en ce qu'un support de contact fixe (3), muni d'un ou de plusieurs points d'ancrage (5,11) sur une paroi isolante (4) réunit la plage (14, 15) située au premier niveau du contact fixe (2) aux autres plages (17, 18) situées au second niveau du contact fixe (2)
2. Module de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points d'ancrage (5,11) du support de contact fixe (3) sur une paroi isolante (4) comportent des joints d'étanchéité (9,13)
3. Module de coupure selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ancrage du support de contact fixe (3) sur la paroi isolante (4) est faite, à une extrémité du dit support par un goujon de traversée (5) sur lequel s'enfilent successivement un joint d'étanchéité (9), collaborant avec une portion de surface aplanie (10) de la paroi isolante (4), une rondelle métallique (8) servant au soutien du joint d'étanchéité (9), et un anneau de garde (7) retenus par un écrou (6) adapté à un filetage extérieur du goujon de traversée (5) en ce que le dit goujon de traversée (5) a également un filetage intérieur pour fixer par vis, un câble électrique de raccordement
4. Module de coupure selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plages (17,18) collaborant avec le contact à pinces (19) sont disposées au plus près d'un point d'ancrage (11) du support du contact fixe (3) sur la paroi isolante (4)
5. Module de coupure selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif à ressort (29), agissant sur les éléments du contact à pinces (20,21), est entièrement disposé d'un même côté du contact à pinces (19) et est muni d'un anneau de garde (31)
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