EP0372449B1 - Commande de disjoncteur - Google Patents

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EP0372449B1
EP0372449B1 EP89122314A EP89122314A EP0372449B1 EP 0372449 B1 EP0372449 B1 EP 0372449B1 EP 89122314 A EP89122314 A EP 89122314A EP 89122314 A EP89122314 A EP 89122314A EP 0372449 B1 EP0372449 B1 EP 0372449B1
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EP
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drive mechanism
shaft
fixed
circuit breaker
trigger
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EP89122314A
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Edmond Thuries
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Alstom Holdings SA
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GEC Alsthom SA
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    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
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    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3031—Means for locking the spring in a charged state
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/11—Tripping mechanism

Definitions

  • the present invention relates to a circuit breaker control, in particular for high and very high voltage circuit breakers.
  • circuit breakers for the operation of circuit breakers, and in particular for carrying out the so-called OFO cycle (opening, followed by rapid reclosing, followed by opening), controls of the mechanical (spring), pneumatic or hydraulic type.
  • a mechanical control is described for example in U.S. Patent No. 4 240 300.
  • This document discloses a control for operating a circuit breaker by rotating a main shaft of maneuver, comprising a first trigger spring, a second closing spring , a resetting motor, the springs being arranged to cause by their expansion a rotation of 180 ° of the main shaft, the expansion of the springs being controlled by a movement of a member which therefore constitutes a maneuverable control member in n ' exerting that reduced effort.
  • An object of the invention is to use a low power control already carried out and to adapt it to carry out a circuit breaker control of high power but of very low cost price.
  • the subject of the invention is a control for the operation of a circuit breaker by the rotation of the main operating shaft, comprising a control of a pilot circuit breaker of power significantly less than that required for the operation of said circuit breaker, associated with an assembly comprising a first tripping spring, a second engagement spring and a resetting motor, said springs being arranged to cause by their rotation a 180 degree rotation of said main shaft, the expansion of the springs being controlled by a movement of an output member of said pilot control, characterized in that it comprises a fixed frame supporting the main control shaft, a first arm secured to said main shaft at one end of which is fixed a first end of said trigger spring, a second end of which is fixed to the frame, and a second arm linked in rotation to said main shaft by a freewheel member, allowing said shaft only one direction of rotation when it is triggered and when it 'engagement, said engagement spring being fixed between the end of said second arm and a fixed point of the frame, the d them arms having a position in which the springs are tension
  • the block referenced 1 shows diagrammatically a command for a circuit breaker of the conventional type, either mechanical, hydraulic or pneumatic, of known type.
  • this command has a much lower power than that which is necessary to actuate the circuit breaker to be operated.
  • This command serves as a pilot for a mechanism which will be described later and which is capable of storing and restoring the necessary energy.
  • the pilot control can perform a maneuver corresponding to the opening or tripping (0) of the circuit breaker, which takes the form of a rotation in the direction of arrow f1 of a pilot shaft 2; an operation corresponding to the closing or latching (F) of the circuit breaker takes the form of a rotation of the shaft 2 in the opposite direction (arrow f2).
  • the pilot shaft is thus used to pilot a mechanism capable of supplying sufficient power for the operation of the circuit breaker considered.
  • the mechanism comprises a fixed frame 3 supporting a shaft 4 controlling the operating members, not shown of the circuit breaker.
  • a first arm 5 On the shaft 4 is fixed a first arm 5, one end of which serves as a point of attachment to a spring 6, said trigger spring by means of a rod 6A.
  • the arm 5 In the position of the figure, the arm 5 is in the high position and the spring is tensioned, having stored sufficient energy for triggering.
  • the shaft 4 carries, by means of a ball bearing 7, a sleeve 8 secured to a toothed wheel 9.
  • a freewheel type member 10, between the shaft 4 and the sleeve 8, allows the drive of the shaft 4 in the direction of the arrow F1 when the wheel 9 is driven in the same direction and prohibits all movements in the opposite direction of the shaft 4 and of the sleeve 8.
  • An arm 11 is integral with the wheel 9 and the sleeve 8.
  • a rod 12A to which is attached a first end of a spring 12, the other end of which is fixed to the base of the frame 3.
  • the arm 11 is in the high position and the spring 12 is tensioned, having stored sufficient energy to simultaneously ensure the circuit breaker is engaged and the trigger spring 5 is reset.
  • the toothed wheel 9 is connected by a chain 13 to a reset motor 14.
  • the wheel 9 rotates in the direction of the arrow F2, causing the arms 5 and 11 to rotate.
  • the arm 11 is provided with a roller stop 16 cooperating with a cam 17 (engagement stop) secured to the pilot shaft 2.
  • a fixed stop 18 prevents the arm from rotating in the direction opposite to the arrow F1.
  • the arm 5 carries a roller stop 20 cooperating with a lever 29 (trigger stop) forming part of a small mechanical assembly comprising a small lever 22 secured to the pilot shaft and articulated at 23 to a lever 24 articulated at 25 to a port 26 of a lever 27 having a fixed axis 28, and the lever 29 of fixed axis 30 articulated at 31 at one end of the lever 24.
  • a lever 29 trigger stop
  • the lever 22 pivots and drives the lever 24 which pulls the lever 29 which releases the stop 20.
  • the spring 6 relaxes causing the arm 5 which rotates the shaft 4 180 degrees in the direction of the arrow F1, which causes the circuit breaker to open.
  • the pilot command then receives a closing order which causes the shaft to rotate in the direction of the arrow f2.
  • the cam 17 then pushes the roller stop 16 against the arm 11 which, passing its neutral position, is driven by the rebound of the spring 12.
  • the arm 11 rotates the shaft 4 in 180 degrees in the direction of the arrow F, which causes the circuit breaker to reset.
  • a stop 32 for example made of elastomer, absorbs the shock of contact of the roller 20 with the lever 29.
  • the spring 12 To allow the resetting of the spring 6, the spring 12 must have a higher force.
  • the two arms 5 and 11 are then in the low position.
  • a rearming of the control is then carried out thanks to the motor 14.
  • the latter causes the wheel 9 to rotate 180 degrees in the direction of the arrow F2, which produces the rearming of the spring 12 which comes into abutment on the abutment 18 and the 180 degree rotation of the shaft 4 which rotates the arm 5 by resetting the spring 6.
  • roller 20 abuts on lever 29 which has taken up the position of FIG. 2, because at the same time the pilot control 1 has been reset.

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Description

  • La présente invention concerne une commande pour disjoncteur, en particulier pour disjoncteur à haute et très haute tension.
  • On connaît, pour la manoeuvre de disjoncteurs, et en particulier pour la réalisation de cycle dit OFO (ouverture, suivie de refermeture rapide, suivie d'ouverture), des commandes de type mécanique (à ressorts), pneumatique ou hydraulique.
  • Une commande mécanique est décrite par exemple dans le brevet américain no 4 240 300. Ce document révèle une commande pour manoeuvrer un disjoncteur par la rotation d'un arbre principal de manoeuvre, comprenant un premier ressort de déclenchement, un second ressort d'enclenchement, un moteur de réarmement, les ressorts étant agencés pour provoquer par leur détente une rotation de 180° de l'arbre principal, la détente des ressorts étant commandée par un mouvement d'un organe qui constitue donc un organe de commande manoeuvrable en n'exerçant qu'un effort réduit.
  • A ce jour, les commandes réalisées mettent en oeuvre une énergie de l'ordre de 3000 Joules au maximum ; les disjoncteurs des dernières générations nécessitent l'emploi de commandes mettant en oeuvre des énergies beaucoup plus grandes, de l'ordre de dix fois les énergies maximales mises en jeu actuellement.
  • L'étude, la mise au point et la réalisation d'une nouvelle commande de si forte puissance nécessiteraient des investissements considérables.
  • Un but de l'invention est d'utiliser une commande de faible puissance déjà réalisée et de l'adapter pour réaliser une commande de disjoncteur de forte puissance mais de prix de revient très faible.
  • L'invention a pour objet une commande pour la manoeuvre d'un disjoncteur par la rotation d'arbre principal de manoeuvre, comprenant une commande de disjoncteur pilote de puissance notablement inférieure à celle nécessitée pour la manoeuvre dudit disjoncteur, associée à un ensemble comprenant un premier ressort de déclenchement, un second ressort d'enclenchement et un moteur de réarmement, lesdits ressorts étant agencés pour entraîner par leur détente une rotation de 180 degrés dudit arbre principal, la détente des ressorts étant commandée par un mouvement d'un organe de sortie de ladite commande pilote, caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti fixe supportant l'arbre principal de commande, un premier bras solidaire dudit arbre principal à une extrémité duquel est fixée une première extrémité dudit ressort de déclenchement dont une seconde extrémité est fixée au bâti, et un second bras lié en rotation audit arbre principal par un organe de roue libre, n'autorisant audit arbre qu'un seul sens de rotation au déclenchement et à l'enclenchement, ledit ressort d'enclenchement étant fixé entre l'extrémité dudit second bras et un point fixe du bâti, les deux bras ayant une position dans laquelle les ressorts sont tendus, les extrémités des bras venant en butée sur une butée de déclenchement et une butée d'enclenchement dont les effacements respectifs commandés par ledit mouvement dudit organe de sortie de ladite commande pilote.
  • L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après d'un mode préféré de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel :
    • la figure 1 est une vue schématique en perspective de la commande de l'invention ;
    • les figures 2 et 3 sont des schémas expliquant le déclenchement du disjoncteur.
  • Dans la figure 1, le bloc référencé 1 schématise une commande pour disjoncteur de type classique soit mécanique, soit hydraulique, soit pneumatique, de type connu. Par hypothèse cette commande a une puissance bien inférieure à celle qui est nécessaire pour actionner le disjoncteur à manoeuvrer. C'est pourquoi cette commande sert de pilote à un mécanisme qui va être décrit plus loin et qui est capable d'emmagasiner et de restituer l'énergie nécessaire. La commande pilote peut effectuer une manoeuvre correspondant à l'ouverture ou déclenchement (0) du disjoncteur, qui se concrétise par une rotation dans le sens de la flèche f1 d'un arbre pilote 2 ; une manoeuvre correspondant à la fermeture ou enclenchement (F) du disjoncteur se concrétise par une rotation de l'arbre 2 dans le sens inverse (flèche f2).
  • L'arbre pilote est ainsi utilisé pour piloter un mécanisme capable de fournir une puissance suffisante à la manoeuvre du disjoncteur considéré.
  • Le mécanisme comprend un bâti fixe 3 supportant un arbre 4 commandant les organes de manoeuvre, non représentés du disjoncteur.
  • Sur l'arbre 4 est fixé un premier bras 5, dont une extrémité sert de point d'attache à un ressort 6, dit ressort de déclenchement par l'intermédiaire d'une tige 6A.
  • Dans la position de la figure, le bras 5 est en position haute et le ressort est tendu, ayant emmaganisé une énergie suffisante pour le déclenchement.
  • L'arbre 4 porte, par l'intermédiaire d'une palier à bille 7, un manchon 8 solidaire d'une roue dentée 9. Un organe type roue libre 10, entre l'arbre 4 et le manchon 8, permet l'entraînement de l'arbre 4 dans le sens de la flèche F1 lorsque la roue 9 est animée d'un mouvement dans le même sens et interdit tous mouvements en sens inverse de l'arbre 4 et du manchon 8.
  • Un bras 11 est solidaire de la roue 9 et du manchon 8.
  • A l'extrémité du bras 11, est fixée une tige 12A à laquelle est attachée une première extrémité d'un ressort 12 dont l'autre extrémité est fixée à la base du bâti 3. Dans la position de la figure, le bras 11 est en position haute et le ressort 12 est tendu, ayant emmagasiné une énergie suffisante pour assurer simultanément l'enclenchement du disjoncteur et le réarmement du ressort de déclenchement 5.
  • La roue dentée 9 est reliée par une chaîne 13 à un moteur de réarmement 14.
  • Lors du réarmement, la roue 9 tourne dans le sens de la flèche F2, entraînant en rotation les bras 5 et 11.
  • Le bras 11 est muni d'une butée à galet 16 coopérant avec une came 17 (butée d'enclenchement) solidaire de l'arbre pilote 2.
  • Une butée fixe 18 empêche le bras de tourner dans le sens opposé à la flèche F1.
  • Le bras 5 porte une butée à galet 20 coopérant avec un levier 29 (butée de déclenchement) faisant partie d'un petit ensemble mécanique comprenant un petit levier 22 solidaire de l'arbre pilote et articulé en 23 à un levier 24 articulé en 25 à une lumière 26 d'un levier 27 ayant un axe fixe 28, et le levier 29 d'axe fixe 30 articulé en 31 à une extrémité du levier 24.
  • Le fonctionnement de la commande est le suivant :
    • lorsqu'un ordre d'ouverture du disjoncteur est donné par le système de protection du réseau ou de la ligne dans lequel le dijoncteur est inséré, la commande pilote agit, ce qui provoque une rotation de l'arbre 2 dans le sens de la flèche f1.
  • Le levier 22 pivote et entraîne le levier 24 qui tire le levier 29 lequel dégage la butée 20.
  • Le ressort 6 se détend entraînant le bras 5 qui fait pivoter l'arbre 4 de 180 degrés dans le sens de la flèche F1, ce qui provoque l'ouverture du disjoncteur.
  • On notera qu'au cours de cette manoeuvre, le levier 27 pivote autour de l'axe 25 dans le sens de la flèche f3 et vient percuter le galet 20, ce qui accélère le mouvement de la tige 6A et par voie de conséquence la rotation de l'arbre 4 et la manoeuvre d'ouverture du disjoncteur (figure 3).
  • La commande pilote reçoit ensuite un ordre de fermeture qui provoque une rotation de l'arbre dans le sens de la flèche f2. La came 17 pousse alors la butée à galet 16 contre le bras 11 qui, passant son point mort, est entraîné par la détente du ressort 12. Le bras 11 entraîne en rotation de 180 degrés l'arbre 4, dans le sens de la flèche F, ce qui provoque le réenclenchement du disjoncteur.
  • Simultanément, l'arbre 4 entraîne en rotation le bras 5 ce qui provoque le réarmement du ressort 6. Une butée 32 par exemple en élastomère, amortit le choc du contact du galet 20 avec le levier 29.
  • Pour permettre le réarmement du ressort 6, le ressort 12 doit avoir une force supérieure.
  • Un ordre d'ouverture du disjoncteur (pour terminer le cycle OFO) provoque une rotation de l'arbre pilote dans le sens de la flèche f1, ce qui comme précédemment entraîne la détente du ressort 6 et la rotation de l'arbre principal 4.
  • Les deux bras 5 et 11 sont alors en position basse. Un réarmement de la commande est alors effectué grâce au moteur 14. Ce dernier fait exécuter à la roue 9 une rotation de 180 degrés dans le sens de la flèche F2, ce qui produit le réarmement du ressort 12 qui vient en butée sur la butée 18 et la rotation de 180 degrés de l'arbre 4 qui fait tourner le bras 5 en réarmant le ressort 6.
  • Le galet 20 vient en butée sur levier 29 qui a repris la position de la figure 2, car en même temps la commande pilote 1 a été réarmée.
  • Grâce à l'invention on réalise à peu de frais une commande de disjoncteur de grande puissance.

Claims (6)

  1. Commande pour la manoeuvre d'un disjoncteur par la rotation d'arbre principal de manoeuvre (4) comprenant une commande de disjoncteur pilote (1) de puissance notablement inférieure à celle nécessitée pour la manoeuvre dudit disjoncteur, associée à un ensemble comprenant un premier ressort (6) de déclenchement, un second ressort d'enclenchement (12) et un moteur de réarmement (14) lesdits ressorts étant agencés pour entraîner par leur détente une rotation de 180 degrés dudit arbre principal (4), la détente des ressorts étant commandée par un mouvement d'un organe de sortie (2) de ladite commande pilote (1), caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti fixe (3) supportant l'arbre principal de commande (4), un premier bras (5) solidaire dudit arbre principal (4) à une extrémité duquel est fixée une première extrémité dudit ressort de déclenchement (6) dont une seconde extrémité est fixée au bâti (3), et un second bras (11) lié en rotation audit arbre principal (4) par un organe de roue libre (10), n'autorisant audit arbre qu'un seul sens de rotation au déclenchement et à l'enclenchement, ledit ressort d'enclenchement (12) étant fixé entre l'extrémité dudit second bras (11) et un point fixe du bâti (3), les deux bras ayant une position dans laquelle les ressorts sont tendus, les extrémités des bras venant en butée sur une butée de déclenchement (29) et une butée d'enclenchement (17) dont les effacements respectifs sont commandés par ledit mouvement dudit organe de sortie (2) de ladite commande pilote (1).
  2. Commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second bras (11) est solidaire d'une roue de réarmement (9) entraînée en rotation par un moteur de réarmement (14).
  3. Commande selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit organe de sortie de ladite commande pilote (1) est un arbre pilote (2).
  4. Commande selon la revendication 3, caractérisée en ce que la butée de déclenchement est constituée d'un premier levier (29) coopérant avec un galet (20) fixé à l'extrémité du premier bras (5), ledit premier levier (29) ayant un axe fixe (30) et étant articulé à un second levier (24) lui-même articulé à un troisième levier (22) solidaire de l'arbre pilote (2).
  5. Commande selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un quatrième levier (27) ayant un axe de rotation fixe (28) est articulé audit second levier (24), l'extrémité dudit quatrième levier (27) pouvant exercer un choc sur ledit galet (20) lors d'une rotation dudit arbre pilote (2) au début d'une manoeuvre de déclenchement du disjoncteur.
  6. Commande selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la butée d'enclenchement est une came (17) solidaire dudit arbre pilote (2).
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