EP0680063A1 - Interrupteur électrique moyenne tension - Google Patents

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EP0680063A1
EP0680063A1 EP95410026A EP95410026A EP0680063A1 EP 0680063 A1 EP0680063 A1 EP 0680063A1 EP 95410026 A EP95410026 A EP 95410026A EP 95410026 A EP95410026 A EP 95410026A EP 0680063 A1 EP0680063 A1 EP 0680063A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fixed
contacts
contact
switch
aforementioned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP95410026A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0680063B1 (fr
Inventor
Hans Schellekens
Frédéric Burnaz
Roger Bolongeat-Mobleu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Schneider Electric SE filed Critical Schneider Electric SE
Publication of EP0680063A1 publication Critical patent/EP0680063A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0680063B1 publication Critical patent/EP0680063B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6661—Combination with other type of switch, e.g. for load break switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H33/121—Load break switches
    • H01H33/122—Load break switches both breaker and sectionaliser being enclosed, e.g. in SF6-filled container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/003—Earthing switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H01H33/121—Load break switches
    • H01H33/125—Load break switches comprising a separate circuit breaker
    • H01H33/128—Load break switches comprising a separate circuit breaker being operated by a separate mechanism interlocked with the sectionalising mechanism

Definitions

  • the present invention relates to a switch intended to be used as a circuit breaker and to a medium voltage electric switch.
  • a switch-disconnector as described in document US Pat. No. 5,168,139 which comprises, on the one hand, a vacuum switch tube mainly comprising an insulating tubular housing closed by two conductive end caps crossed by two axes of opposite contacts coaxially having front contact faces, and on the other hand, two cut-off contacts, of the reed type, one of the cut-off contacts being mounted in parallel with the vacuum switch tube, while the other cut-off contact is mounted in series with the parallel circuit thus formed.
  • the vacuum switch is kept open during the operation of the switch.
  • the contacts of the vacuum switch are first closed, then the break contact mounted in parallel is open, then the contact of the vacuum switch is open, and finally the second contact arranged in series is open.
  • a multipole rotary switch as described in document FR2,668,851, and which consists mainly of a sealed revolution envelope, filled with a gas with high dielectric strength, the inner periphery of which carries, by pole, a fixed input contact, a fixed output contact and a fixed earthing contact. These contacts are angularly spaced and cooperate with a pivoting knife-shaped contact bridge carried by a rotary control shaft extending in the axis of the envelope.
  • the aforementioned shaft can selectively occupy three positions, namely, an open position, a closed position, and a grounding position.
  • the present invention solves the problem of creating a switch and a circuit breaker using the technique of vacuum breaking which is simple in design and compact.
  • the present invention relates to a medium voltage electric switch comprising a sealed enclosure filled with a dielectric gas in which are housed a first fixed contact electrically connected to a first connection terminal, a second fixed contact electrically connected to a second connection terminal, a movable conductive bridge provided with first and second movable contact intended to cooperate respectively with the first and second fixed contacts and a control mechanism coupled to said bridge to establish or interrupt the electrical circuit between the first and second connection terminals,
  • this switch being characterized in that it further comprises a vacuum interrupter containing a third fixed contact electrically connected to one, called the second, of the two connection terminals, and a third mobile contact electrically connected to said bridge at an intermediate point located between the first and second mobile contact and mechanically coupled to said control mechanism and sequencing means intended to establish the opening and closing sequences of the first, second and third mobile contacts associated with the first, second and third coo fixed contacts operating with the aforementioned control means, so that in the stable open or closed position of the switch, the third fixed and movable contacts are separated, and
  • said bridge is rotary.
  • this bridge comprises two distinct opposite arms, a first arm, one of the ends of which has said first movable contact and the other end of which is pivotally mounted about an axis, and a second arm, of which the 'one end is provided with said second movable contact and the other end of which is pivotally mounted around said axis.
  • the aforementioned control mechanism comprises a crank linked in rotation to a drive shaft, and a first and a second connecting rod, coupled by one of their ends to the crank and by their other end, respectively to the first and second arm.
  • the above-mentioned first terminal is an input range and the above-mentioned second terminal is an output range.
  • the aforementioned sequencing means are adapted so as to keep the third fixed and movable contacts separated in the stable position of the switch, and to close these two contacts during the opening of the switch, prior to the separation of the second fixed and mobile contacts, and, during the closing of the switch, after the closure of the second fixed and mobile contacts.
  • said aforementioned sequencing means include an extended fixed range provided on the aforementioned first fixed contact; remaining in contact with said first movable contact over a predetermined stroke of said first movable contact, and a restricted fixed range provided on the second fixed contact not remaining in contact with said second movable contact during a predetermined stroke of the latter, during its displacement .
  • the third movable contact is carried by a rod movable in translation which is urged by spring means in the direction of opening of the third fixed and movable contacts, said rod cooperating with means provided on the aforementioned arms defining the sequencing of the opening and closing of the third fixed and mobile contacts mentioned above.
  • the aforementioned means comprise at least one cam integral with the first or second arm, the profile of which defines the aforementioned sequencing.
  • the aforementioned means comprise a light formed in one of the arms cooperating with a lug secured to a link connected in an articulated manner by one of its ends, to the aforementioned rod, and by its other end , to a crank mounted free to rotate on the aforementioned axis.
  • the aforementioned light is of arcuate shape and comprises a recess so as to form two portions of light of different widths.
  • the switch further comprises a fourth fixed contact which is connected to the earth, which is diametrically opposite the second fixed contact with respect to said axis and a fifth fixed contact electrically connected to said second terminal which is diametrically opposite the first fixed contact with respect to said axis, said fourth and fifth fixed contacts respectively cooperating with the first and second movable contact in the switch earthing position.
  • Figures 1 to 7 illustrate views in radial section of a circuit breaker according to a particular embodiment of the invention, in different positions corresponding to different stages of opening and closing of the circuit breaker.
  • Figure 1 illustrates the circuit breaker in the closed position.
  • FIG. 2 illustrates the circuit breaker being opened, in the switching position of the arc associated with the second fixed and mobile contacts.
  • Figure 3 illustrates the circuit breaker being opened, at a more advanced stage than the previous one.
  • Figure 4 illustrates the circuit breaker in the fully open position.
  • Figure 5 illustrates the circuit breaker being closed.
  • Figure 6 illustrates the circuit breaker being closed, at a more advanced stage than the previous one.
  • FIG. 7 illustrates the circuit breaker being closed, in the switching position of the arc associated with the first fixed and mobile contacts.
  • FIG. 8 illustrates an operating diagram representing the opening or closing state of the various contacts of the circuit breaker, namely, the first fixed and mobile contacts, the second fixed and mobile contacts, as well as the contacts of the bulb vacuum, depending on the different stages of opening and closing the circuit breaker.
  • Figures 9 to 11 illustrate views in radial section of a switch according to another embodiment of the invention respectively for a closed position, for an open position, and a grounding position of the switch.
  • Figures 12 to 14 illustrate similar views of the same switch in different positions corresponding to different closing steps.
  • FIG. 15 illustrates an operating diagram similar to that of FIG. 8, but showing the state of the various contacts of the switch.
  • FIGS. 16 to 20 illustrate views in radial section of a switch according to another embodiment of the invention for different positions of the switch corresponding respectively to a closed position, to an opening start position, a position of end of opening, an open position and a grounding position.
  • Figures 21 to 21c respectively illustrate, in schematic views, different stages of opening a circuit breaker according to another embodiment of the invention in which the conductive bridge is in one piece.
  • FIGS 1 to 7 we see a switch according to the invention used as a medium voltage circuit breaker D and housed in a sealed enclosure E filled with a dielectric gas whose insulating wall can be that of a pole or three poles of the circuit breaker D. It will be noted that the wall of the enclosure may, according to another embodiment, be metallic.
  • the pole shown in the figures has two sealed crossings 22, 23, respectively of current input and output conductor, supporting a fixed input contact 1 and a fixed output contact 2 which terminate outside the enclosure E by connection terminals A, B respectively constituting an input range and an output range.
  • the circuit breaker D also comprises on the one hand, a movable conductive bridge P and a control mechanism M cooperating to establish or interrupt the current between the first and second connection terminals A, B, as well as a bulb 5 comprising two contacts respectively fixed 6 and mobile 7, respectively connected to the fixed output contact 2 and to the aforementioned bridge P to switch the arc associated with the first or second fixed and mobile contacts in the manner which will be explained later.
  • the aforementioned movable conductive bridge P comprises two arms 8, 9 connected in an articulated manner by one of their ends, to an axis X secured to the enclosure E, and the free ends of which form a first and a second movable contact 3, 4 intended to come into contact respectively with the first and second aforementioned fixed contacts 1, 2 by rotation of the arms 8, 9 about the aforementioned axis X.
  • This rotation of the arms 8, 9 is controlled by the control mechanism M which is mainly constituted by a crank 10 linked in rotation with a drive shaft 24 extending parallel to the aforementioned axis X and by two connecting rods 11, 12 articulated by one of their ends to an axis 25 secured to the aforementioned crank 10, and by their opposite ends, around two distinct axes 26, 27 and secured respectively to the two aforementioned arms 8, 9.
  • the control mechanism M which is mainly constituted by a crank 10 linked in rotation with a drive shaft 24 extending parallel to the aforementioned axis X and by two connecting rods 11, 12 articulated by one of their ends to an axis 25 secured to the aforementioned crank 10, and by their opposite ends, around two distinct axes 26, 27 and secured respectively to the two aforementioned arms 8, 9.
  • the vacuum interrupter 5 is constituted by a cylindrical wall 5a, for example coming in shape with the wall of the enclosure E and comprising a housing 5b receiving the two respectively fixed and movable contacts 6, 7 of the ampoule 5.
  • the fixed contact 6 is connected by a conductive element 6a to the aforementioned second fixed contact 2, while the movable contact 7 of the bulb 5, called the third movable contact, is fixed to one 13a of the ends of a rod 13 mounted in sliding through an intermediate wall 5c of the bulb 5, and connected in an articulated manner by its opposite end 13b, to one 18a of the ends of a rod 18 connected in an articulated manner by its other end 18b, to a second crank 19 freely rotatably mounted around the aforementioned central fixed axis X.
  • the third fixed and movable contacts 6, 7 of the vacuum interrupter 5 are permanently returned to the open position by a spring 14, interposed between the intermediate wall 5c and the p aroi bottom 5d of the bulb 5, a sealing bellows being interposed between the third movable contact 7 and the intermediate wall 5c.
  • the circuit breaker D of the invention also comprises sequencing means suitable for establishing the opening and closing sequences of the first, second and third movable contacts 3, 4, 7, associated with the aforementioned first, second and third fixed contacts 1, 2, 6.
  • sequencing means comprise an extended fixed range 1a formed on the first fixed contact 1, a limited fixed range 2a formed on the second fixed contact 2, as well as a light 16, of arcuate shape, consisting of two portions of light 16b, 16c of different widths connected by forming a recess 16f, said lumen 16 cooperating with a lug 17 fixed to the aforementioned link 18 perpendicular to its axis.
  • FIGS. 9 to 14 we see a switch I constituted in the same way as the circuit breaker D previously described, but further comprising a fourth fixed contact 20 connected to earth T, and a fifth fixed contact 21 electrically connected to the second contact aforementioned fixed 2.
  • FIGS. 16 to 20 also show a switch I including a fourth fixed grounding contact 20, and a fifth fixed contact 21 electrically connected to the second fixed contact 2, which differs from the switch I previously described, by the structure of the means establishing the opening and closing sequences of the third fixed and movable contacts 6, 7 of the vacuum interrupter 5.
  • the second arm 29 includes a cam 15 intended to cooperate directly with the rod 13 to close or open the third fixed and movable contacts 6,7.
  • FIGS. 21 to 21c an embodiment of a circuit breaker D can be seen in which a monobloc and rotary conductive bridge is used to allow or interrupt the flow of current between a first fixed contact 1 having an extended fixed range la, and a second fixed contact 2 having a restricted fixed range 2a.
  • This bridge 8 is rotated by a control shaft (not shown) and is electrically connected to the movable contact 7 of a vacuum interrupter S, the fixed contact 6 of which is electrically connected to the aforementioned second fixed contact 2.
  • the circuit breaker D In FIG. 1, the circuit breaker D is in the closed position, the contacts between the first fixed and mobile contacts 1, 3 and the second fixed and mobile contacts 2, 4 are closed, thus allowing the passage of current between the input terminals and output A, B, and the contacts 6,7 of the vacuum interrupter are open.
  • the crank 10 has been driven in rotation by the control shaft 24, by an angle of about 30 degrees (according to arrow F), which has caused the angular displacement of the two arms 8, 9 of the conductive bridge P at a corresponding angle.
  • FIG. 3 it can be seen that after an additional rotation of the control shaft 24, having caused a corresponding rotation of the two arms 8, 9, the third fixed and movable contacts 6, 7 of the vacuum interrupter 5, open and cut off the electric current between terminals A and B. After the opening of the third fixed and mobile contacts 6, 7 and interruption of the current, the first fixed and mobile contacts 1, 3, which open fully open in Figure 4, showing the circuit breaker in the fully open position.
  • FIG. 8 is represented in (1), the state of the first fixed and movable contacts 1,3, in (2) the state of the second contacts fixed and mobile 2,4,, in (3) the state of the contacts 6,7 of the vacuum interrupter 5 and in (4) the state of the circuit breaker.
  • the switch I is in the closed position, the first and second contacts 1, 3 and 2, 4 being closed, while the third fixed and movable contacts 6, 7 are returned to the open position by the spring. 14.
  • FIG. 17 a rotation of the control shaft 24 along the arrow F visible in FIG. 16, has caused the two arms 28, 29 of the bridge P to open, so that the first 28 of the arms 28, 29 remains in contact with the first fixed contact 1, while the mobile contact 4 of the second arm 29 is no longer in contact with the second fixed contact 2.
  • FIG. 19 all the contacts are open, which brings the switch I to the open position.
  • Figure 20 illustrates the next step in grounding. The operation of the switch I during closing being the same as that of the first embodiment described, these closing steps will not be described.
  • FIGS. 21 to 21c the various stages of opening the circuit breaker D according to the embodiment described in FIGS. 21 to 21c will be briefly described below.
  • the circuit breaker D is in the closed position, its fixed and movable contacts being closed.
  • the contacts 6, 7 of the vacuum interrupter close and the second fixed 2 and movable 4 contacts open, the first 1, 3 remaining closed.
  • the contacts 6, 7 of the vacuum interrupter 5 open, cutting off then the first contacts 1, 3 open.
  • figure 21c all the contacts are open.
  • a circuit breaker and a switch of simple design and of reduced bulk have therefore been produced, on the one hand that the different commands are carried out by the same control member, and on the other hand, that the structure of the switch allows the use of a small vacuum interrupter, because the duration during which it holds the permanent current is very short.

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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un disjoncteur et un interrupteur moyenne tension. L'interrupteur I comprend un premier et un second contact fixe (1,2), un pont conducteur mobile (P) doté d'un premier et d'un second conducteur mobile (3, 4), un mécanisme de commande (M) couplé audit pont (P) et est caractérisé en ce qu'il comprend une ampoule à vide (5) renfermant un troisième contact fixe (6) relié électriquement au second contact fixe (2), un troisième contact mobile (7) électriquement relié audit pont (P), et mécaniquement couplé audit mécanisme de commande M, et des moyens de séquencement destinés a établir les séquences d'ouverture et de fermeture des premiers, seconds, et troisièmes contacts coopérant avec les moyens de commande (M) pour qu'au cours des manoeuvres d'ouverture ou de fermeture de l'interrupteur I, les troisièmes contacts fixe et mobile se ferment momentanément pour commuter l'arc associé aux premiers contacts fixe et mobile (1, 2) ou aux seconds contacts fixe et mobile (3, 4). L'invention s'applique notamment aux disjoncteurs et interrupteurs moyenne tension. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un interrupteur destiné à être utilisé comme disjoncteur ainsi qu' un interrupteur électrique moyenne tension.
  • On connaît un interrupteur-sectionneur tel que décrit dans le document US 5 168 139 qui comporte d'une part, un tube commutateur à vide comprenant principalement un boîtier tubulaire isolant fermé par deux capots d'extrémités conducteurs traversés par deux axes de contacts opposés coaxialement ayant des faces de contact frontales, et d'autre part, deux contacts de coupure, du type à lames, l'un des contacts de coupure étant monté en parallèle avec le tube commutateur à vide, alors que l'autre contact de coupure est monté en série avec le circuit parallèle ainsi constitué. En fonctionnement, lorsque l'interrupteur est fermé, et les deux contacts de coupure dans une position stable fermée, le commutateur à vide est maintenu ouvert pendant le fonctionnement de l'interrupteur. Lors de l'ouverture de l'interrupteur-sectionneur, les contacts du commutateur à vide sont tout d'abord fermés, puis le contact de coupure monté en parallèle est ouvert, puis le contact du commutateur à vide est ouvert, et finalement le second contact agencé en série est ouvert.
  • Or ce dispositif nécessite deux systèmes de commande des interrupteurs séparés, d'où il résulte que son encombrement est particulièrement important.
  • On connaît également un interrupteur rotatif multipolaire tel que décrit dans le document FR2.668.851, et qui est constitué principalement d'une enveloppe de révolution étanche, remplie d'un gaz à rigidité diélectrique élevée, dont le pourtour interne porte, par pôle, un contact fixe d'entrée, un contact fixe de sortie et un contact fixe de mise à la terre. Ces contacts sont espacés angulairement et coopèrent avec un pont de contacts en forme de couteau pivotant porté par un arbre rotatif de commande s'étendant dans l'axe de l'enveloppe. Dans cette réalisation qui n'utilise pas la technique de la coupure dans le vide, l'arbre précité peut occuper sélectivement trois positions, à savoir, une position d'ouverture, une position de fermeture, et une position de mise à la terre.
  • La présente invention résout le problème qui consiste à créer un interrupteur et un disjoncteur utilisant la technique de la coupure dans le vide qui soit de conception simple et d'encombrement réduit.
  • A cet effet la présente invention a pour objet un interrupteur électrique moyenne tension comprenant une enceinte étanche remplie d'un gaz diélectrique dans laquelle sont logés un premier contact fixe relié électriquement à une première borne de raccordement, un second contact fixe relié électriquement à une seconde borne de raccordement, un pont conducteur mobile doté d'un premier et d'un second contact mobile destinés à coopérer respectivement avec les premier et second contacts fixes et un mécanisme de commande couplé audit pont pour établir ou interrompre le circuit électrique entre les première et seconde bornes de raccordement, cet interrupteur étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une ampoule à vide renfermant un troisième contact fixe relié électriquement à l'une, dite seconde, des deux bornes de raccordement , et un troisième contact mobile électriquement relié audit pont en un point intermédiaire situé entre le premier et le second contact mobile et mécaniquement couplé audit mécanisme de commande et des moyens de séquencement destinés à établir les séquences d'ouverture et de fermeture des premier, second et troisième contacts mobiles associés aux premier, second et troisième contacts fixes coopérant avec les moyens de commande précités, de façon qu'en position stable ouvert ou fermé de l'interrupteur, les troisièmes contacts fixe et mobile soient séparés, et qu'au cours des manoeuvres d'ouverture ou de fermeture de l'interrupteur, les troisième contacts fixe et mobile se ferment momentanément pour commuter l'arc associé aux premiers contacts fixe et mobile ou aux seconds contacts fixe et mobile .
  • Selon une réalisation particulière, ledit pont est rotatif.
  • Selon une caractéristique particulière, ce pont comprend deux bras opposés distincts, un premier bras dont l'une des extrémités est dotée dudit premier contact mobile et dont l'autre extrémité est montée pivotante autour d'un axe , et un second bras , dont l'une des extrémités est dotée dudit second contact mobile et dont l'autre extrémité est montée pivotante autour dudit axe.
  • Selon une autre caractéristique particulière, le mécanisme de commande précité comprend une manivelle liée en rotation à un arbre moteur , et une première et une seconde bielle, couplées par l'une de leurs extrémités à la manivelle et par leur autre extrémité, respectivement aux premier et second bras.
  • Avantageusement, la première borne précitée est une plage d'entrée et la seconde borne précitée est une plage de sortie.
  • Selon une autre caractéristique, les moyens de séquencement précités sont adaptés de façon à maintenir les troisièmes contacts fixe et mobile séparés en position stable de l'interrupteur, et à fermer ces deux contacts en cours d'ouverture de l'interrupteur, préalablement à la séparation des seconds contacts fixe et mobile, et, en cours de fermeture de l'interrupteur, après la fermeture des seconds contacts fixe et mobile.
  • Selon une autre caractéristique, lesdits moyens de séquencement précités incluent une plage fixe étendue prévue sur le premier contact fixe précité; demeurant en contact avec ledit premier contact mobile sur une course prédéterminée dudit premier contact mobile , et une plage fixe restreinte prévue sur le second contact fixe ne demeurant pas en contact avec ledit second contact mobile sur une course prédéterminée de ce dernier, lors de son déplacement.
  • Selon une autre caractéristique, le troisième contact mobile est porté par une tige mobile en translation qui est sollicitée par des moyens ressorts dans le sens de l'ouverture des troisièmes contacts fixe et mobile, ladite tige coopérant avec des moyens prévus sur les bras précités définissant le séquencement de l'ouverture et de la fermeture des troisièmes contacts fixe et mobile précités.
  • Suivant une réalisation particulière, les moyens précités comprennent au moins une came solidaire du premier ou de second bras dont le profil définit le séquencement précité.
  • Suivant une variante de réalisation, les moyens précités comprennent une lumière ménagée dans l'un des bras coopérant avec un ergot solidaire d'une biellette reliée de manière articulée par l'une de ses extrémités, à la tige précitée, et par son autre extrémité, à une manivelle montée libre en rotation sur l'axe précité.
  • Selon une caractéristique particulière, la lumière précitée est de forme arquée et comporte un décrochement de manière à former deux portions de lumière de largeurs différentes.
  • Suivant une autre variante de réalisation, l'interrupteur comporte en outre un quatrième contact fixe qui est relié à la terre , qui est diamétralement opposé au second contact fixe par rapport audit axe et un cinquième contact fixe électriquement relié à ladite seconde borne qui est diamétralement opposé au premier contact fixe par rapport audit axe, lesdits quatrième et cinquième contacts fixes coopérant respectivement avec le premier et le second contact mobile en position de mise à la terre de l'interrupteur.
  • Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux dans la description qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatifs et dans lesquels :
  • Les figures 1 à 7 illustrent des vues en coupe radiale d'un disjoncteur conforme à une réalisation particulière de l'invention, dans différentes positions correspondant à différentes étapes d'ouverture et de fermeture du disjoncteur.
  • La figure 1 illustre le disjoncteur en position fermée.
  • La figure 2 illustre le disjoncteur en cours d'ouverture, en position de commutation de l'arc associé aux seconds contacts fixe et mobile.
  • La figure 3 illustre le disjoncteur en cours d'ouverture, à une étape plus avancée que la précédente.
  • La figure 4 illustre le disjoncteur en position complètement ouverte.
  • La figure 5 illustre le disjoncteur en cours de fermeture.
  • La figure 6 illustre le disjoncteur en cours de fermeture, à une étape plus avancée que la précédente.
  • La figure 7 illustre le disjoncteur en cours de fermeture, en position de commutation de l'arc associé aux premiers contacts fixe et mobile.
  • La figure 8 illustre un diagramme de fonctionnement représentant l'état d'ouverture ou de fermeture des différents contacts du disjoncteur, à savoir, les premiers contacts fixe et mobile, les seconds contacts fixe et mobile, ainsi que les contacts de l'ampoule à vide, en fonction des différentes étapes d'ouverture et de fermeture du disjoncteur.
  • Les figures 9 à 11 illustrent des vues en coupe radiale d'un interrupteur conforme à une autre réalisation de l'invention respectivement pour une position fermée, pour une position ouverte, et une position de mise à la terre de l'interrupteur.
  • Les figures 12 à 14 illustrent des vues similaires du même interrupteur dans différentes positions correspondant à différentes étapes de fermeture.
  • La figure 15 illustre un diagramme de fonctionnement similaire à celui de la figure 8, mais représentant l'état des différents contacts de l'interrupteur.
  • Les figures 16 à 20 illustrent des vues en coupe radiale d'un interrupteur conforme à une autre réalisation de l'invention pour différentes positions de l'interrupteur correspondant respectivement à une position fermée, à une position de début d'ouverture, une position de fin d'ouverture, une position ouverte et une position de mise à la terre.
  • Les figures 21 à 21c illustrent respectivement, dans des vues schématiques, différentes étapes d'ouverture d'un disjoncteur conforme à une autre réalisation de l'invention dans laquelle le pont conducteur est monobloc.
  • Sur les figures 1 à 7, on voit un interrupteur conforme à l'invention utilisé comme un disjoncteur D moyenne tension et logé dans une enceinte étanche E remplie d'un gaz diélectrique dont la paroi isolante peut être celle d'un pôle ou des trois pôles du disjoncteur D. On notera que la paroi de l'enceinte pourra suivant une autre réalisation, être métallique. Le pôle représenté sur les figures comporte deux traversées étanches 22, 23, respectivement de conducteur d'entrée et de sortie du courant, supportant un contact fixe d'entrée 1 et un contact fixe de sortie 2 qui se terminent à l'extérieur de l'enceinte E par des bornes de raccordement A, B constituant respectivement une plage d'entrée et une plage de sortie.
  • Le disjoncteur D comprend également d'une part, un pont conducteur mobile P et un mécanisme de commande M coopérant pour établir ou bien interrompre le courant entre les première et seconde bornes de raccordement A, B, ainsi qu'une ampoule 5 comprenant deux contacts respectivement fixe 6 et mobile 7, respectivement reliés au contact fixe de sortie 2 et au pont précité P pour commuter l'arc associé aux premiers ou aux seconds contacts fixes et mobiles de la manière qui sera expliquée ultérieurement.
  • Le pont conducteur mobile précité P comprend deux bras 8, 9 reliés de manière articulée par l'une de leurs extrémités, à un axe X solidaire de l'enceinte E, et dont les extrémités libres forment un premier et un second contact mobile 3, 4 destinés à venir en contact respectivement avec les premier et second contacts fixes précités 1, 2 par rotation des bras 8, 9 autour de l'axe X précité. Cette rotation des bras 8, 9 est commandée par le mécanisme de commande M qui est constitué principalement par une manivelle 10 liée en rotation avec un arbre moteur 24 s'étendant parallèlement à l'axe X précité et par deux bielles 11, 12 articulées par l'une de leurs extrémités à un axe 25 solidaire de la manivelle précitée 10, et par leurs extrémités opposées, autour de deux axes 26, 27 distincts et solidaires respectivement des deux bras précités 8, 9.
  • L'ampoule à vide 5 est constituée par une paroi cylindrique 5a, par exemple venue de forme avec la paroi de l'enceinte E et comportant un logement 5b recevant les deux contacts respectivement fixe et mobile 6, 7 de l'ampoule 5. Le contact fixe 6 est relié par un élément conducteur 6a au second contact fixe précité 2, alors que le contact mobile 7 de l'ampoule 5, dit troisième contact mobile, est fixé à l'une 13a des extrémités d'une tige 13 montée coulissante à travers une paroi intermédiaire 5c de l'ampoule 5, et reliée de manière articulée par son extrémité opposée 13b, à l'une 18a des extrémités d'une biellette 18 reliée de manière articulée par son autre extrémité 18b, à une seconde manivelle 19 montée librement tournante autour de l'axe fixe central précité X. Les troisièmes contacts fixe et mobile 6, 7 de l'ampoule à vide 5 sont rappelés en permanence en position d'ouverture par un ressort 14, interposé entre la paroi intermédiaire 5c et la paroi de fond 5d de l'ampoule 5, un soufflet d'étanchéité Se étant interposé entre le troisième contact mobile 7 et la paroi intermédiaire 5c.
  • Le disjoncteur D de l'invention comprend également des moyens de séquencement adaptés pour établir les séquences d'ouverture et de fermeture des premier, second et troisième contacts mobiles 3, 4, 7, associés aux premier, second et troisième contacts fixes précités 1, 2, 6. Ces moyens comprennent une plage fixe étendue la formée sur le premier contact fixe 1, une plage fixe restreinte 2a formée sur le second contact fixe 2, ainsi qu'une lumière 16, de forme arquée, constituée de deux portions de lumière 16b, 16c de largeurs différentes reliées en formant un décrochement 16f, ladite lumière 16 coopérant avec un ergot 17 fixé à la biellette précitée 18 perpendiculairement à son axe.
  • Sur les figures 9 à 14, on voit un interrupteur I constitué de la même manière que le disjoncteur D précédemment décrit, mais comprenant en outre un quatrième contact fixe 20 relié à la terre T, et un cinquième contact fixe 21 relié électriquement au second contact fixe précité 2.
  • Sur les figures 16 à 20, on voit également un interrupteur I incluant un quatrième contact fixe 20 de mise à la terre, et un cinquième contact fixe 21 relié électriquement au second contact fixe 2, qui se différencie de l'interrupteur I précédemment décrit, par la structure des moyens établissant les séquences d'ouverture et de fermeture des troisièmes contacts fixe et mobile 6, 7 de l'ampoule à vide 5.
  • Selon cette variante de réalisation de l'invention, le second bras 29 comporte une came 15 destinée à coopérer directement avec la tige 13 pour fermer ou bien ouvrir les troisièmes contacts fixe et mobile 6,7.
  • Sur les figures 21 à 21c, on voit une réalisation d'un disjoncteur D dans laquelle un pont conducteur monobloc et rotatif est utilisé pour autoriser ou interrompre le passage du courant entre un premier contact fixe 1 présentant une plage fixe étendue la, et un second contact fixe 2 présentant une plage fixe restreinte 2a. Ce pont 8 est entraîné en rotation par un arbre de commande non représenté et est relié électriquement au contact mobile 7 d'une ampoule à vide S dont le contact fixe 6 est relié électriquement au second contact fixe précité 2.
  • Le fonctionnement du disjoncteur décrit sur les figures 1 à 7 va être expliqué dans ce qui suit en référence aux figures 1 à 8.
  • Sur la figure 1, le disjoncteur D est en position fermée, les contacts entre les premiers contacts fixe et mobile 1, 3 et les seconds contact fixe et mobile 2, 4 sont fermés, permettant ainsi le passage du courant entre les bornes d'entrée et de sortie A, B, et les contacts 6,7 de l'ampoule à vide sont ouverts. Sur la figure 2, la manivelle 10 a été entraînée en rotation par l'arbre de commande 24, d'un angle d'environ 30 degrés (suivant la flèche F), ce qui a provoqué le déplacement angulaire des deux bras 8, 9 du pont conducteur P d'un angle correspondant. Pendant ce déplacement, le bord formant décrochement 16f de la lumière 16 ménagée dans le second bras 9 est en contact avec l'ergot 17 solidaire de la biellette 8, ce qui provoque la rotation de la biellette 18 autour de l'axe central X par l'intermédiaire de la seconde manivelle 19, et provoque la translation de la tige 13 vers le haut de l'ampoule 5 de façon a fermer les troisième contacts fixe et mobile 6, 7.
  • Dans cette position du pont conducteur P, les premiers contacts fixe et mobile 1, 3 sont encore fermés, du fait de l'étendue de la plage de contact la du premier contact fixe 1 en forme de L, alors que les seconds contacts fixe et mobile 2,4 se sont ouverts après la fermeture des contacts 6,7 de l'ampoule, ce qui a entraîné la commutation de l'arc sur l'ampoule à vide 5.
  • Sur la figure 3, on voit qu'après une rotation supplémentaire de l'arbre de commande 24, ayant entraînée une rotation correspondante des deux bras 8,9, les troisième contacts fixe et mobile 6, 7 de l'ampoule à vide 5, s'ouvrent et assurent la coupure du courant électrique entre les bornes A et B. Après l'ouverture des troisième contacts fixe et mobile 6, 7 et interruption du courant, les premier contacts fixe et mobile 1, 3, s'ouvrent lesquels sont complètement ouverts sur la figure 4, illustrant le disjoncteur en position complètement ouverte.
  • Sur la figure 5, après une rotation d'environ trois quarts de tour de l'arbre de commande 24, toujours dans le même sens (voir flèche F), le disjoncteur D est en cours de fermeture et les second contacts fixe et mobile 2, 4 commencent à se fermer. Lors de la rotation du bras 9, l'ergot 17 associé à la tige 13 est entraîné par le bord 16a de la lumière précitée 16 de façon à déplacer la tige 13 vers le haut, et à fermer ainsi les troisième contacts fixe et mobile 6, 7 de l'ampoule 5, (telle que représentée sur la figure 6), avant la fermeture des premier contacts fixe et mobile 1, 2, ce qui permet la commutation de l'arc associé aux premiers contacts 1, 3, tel que représenté sur la figure 7. On notera que la position fermée de l'ampoule S lors de la fermeture du disjoncteur D est maintenue pendant une durée sensiblement égale à celle pendant laquelle est maintenue l'ampoule S lors de l'ouverture du disjoncteur D. On notera également que l'arbre de commande 24 tourne toujours dans le même sens (flèche F), aussi bien pour l'ouverture que pour la fermeture du disjoncteur D.
  • Les positions relatives des différents contacts, telles que décrites précédemment sont illustrées particulièrement sur la figure 8 sur laquelle est représenté en (1), l'état des premiers contacts fixe et mobile 1,3, en (2) l'état des seconds contacts fixe et mobile 2,4, ,en (3) l'état des contacts 6,7 de l'ampoule à vide 5 et en (4) l'état du disjoncteur.
  • On décrira maintenant brièvement le fonctionnement d'une réalisation de l'interrupteur de l'invention, en références aux figures 9 à 15. Ce fonctionnement est similaire à celui du disjoncteur précédemment décrit, à ceci près qu'il comprend une étape supplémentaire de mise à la terre, en fin de cycle d'ouverture, et que la fermeture de l'interrupteur I est réalisée par une rotation de l'arbre de commande 24 dans un sens opposé à celui correspondant à l'ouverture.
  • Sur la figure 9, l'interrupteur I est en position complètement fermée, les premiers et seconds contacts 1, 2, 3, 4 étant fermés, alors que les troisièmes contacts fixe et mobile 6,7 de l'ampoule à vide S sont ouverts. Sur la figure 10, après une rotation de l'arbre de commande 24 dans le sens de l'ouverture (voir flèche F sur la figure 9), l'interrupteur I est en position ouverte. On notera que les étapes intermédiaires d'ouverture ne sont pas illustrées, car elles correspondent à celles du disjoncteur précédemment décrit.
  • Sur la figure 11, on voit qu'une rotation supplémentaire de l'arbre de commande 24 toujours dans le même sens a amené les deux bras 8, 9 du pont conducteur P respectivement en contact avec le quatrième et le cinquième contact fixe 20, 21. On notera que pendant ce mouvement, l'ergot 17 associé à la tige 13 s'est déplacé au fond 16e de la rainure 16, les contacts de l'ampoule à vide 6,7 restant ouverts. Dans cette position de l'interrupteur, tout le circuit électrique aval relié à la borne B se trouve relié à la terre T.
  • En se reportant à la figure 15, on notera que l'état des contacts pendant les étapes d'ouverture de l'interrupteur correspond exactement à celui du disjoncteur D.
  • Sur la figure 12, après une rotation de l'arbre de commande 24 dans le sens de la fermeture (inverse au sens d'ouverture), les premiers contacts fixe et mobile 1,3 commencent à se fermer, ce qui entraîne l'ergot 17 vers le bord 16a de la lumière 16, ce qui n'engendre aucun effet sur la tige 13. Sur la figure 13, le contact est établi entre les premiers contacts fixes et mobiles 1, 3, et le contact entre les seconds contacts fixe et mobile 2, 4 est amorcé, le second bras 9 commençant à entraîner la tige 13 vers le haut par l'intermédiaire du bord 16a. Après la fermeture complète des premiers et seconds contacts 1,2,3,4, le troisième contact fixe et le troisième contact mobile 6, 7 se ferment (figure 14), puis s'ouvrent à nouveau, rappelés automatiquement en position d'ouverture par le ressort 14.
  • On observera que le fonctionnement de l'interrupteur I, en cours de fermeture, est le même que celui du disjoncteur D, à ceci près que dans le cas de l'interrupteur, les premiers contacts fixe et mobile 1 et 3 se ferment préalablement à la fermeture de l'ampoule 5 et des seconds contacts fixe et mobile 2, 4.
  • On décrira ci-après le fonctionnement du second mode de réalisation de l'interrupteur I de l'invention, en référence aux figures 16 à 20 et au diagramme de fonctionnement de la figure 15 dans lequel est représenté en (1) l'état des premiers contacts 1,3, en (2), celui des seconds 2,4, en (3) celui des contacts 6,7 de l'ampoule, en (4), mise à la terre au travers de la fermeture des contacts 3, 20 d'une part et 4, 21 d'autre part et en (5) l'état de l'interrupteur I.
  • Sur la figure 16, l'interrupteur I est en position fermée, les contacts premier et second 1, 3 et 2, 4 étant fermés, alors que les troisième contacts fixe et mobile 6, 7 sont rappelés en position d'ouverture par le ressort 14.
  • Sur la figure 17, une rotation de l'arbre de commande 24 suivant la flèche F visible sur la figure 16, a entraîné une ouverture des deux bras 28, 29 du pont P, de façon que le premier 28 des bras 28, 29 reste en contact avec le premier contact fixe 1, alors que le contact mobile 4 du second bras 29 n'est plus en contact avec le second contact fixe 2. Au cours de cette rotation, et préalablement à l'ouverture des seconds contacts fixe et mobile 2, 4, le déplacement de la came 15 portée par le second bras 29 provoque le déplacement vers le haut de la tige 13 associée au contact mobile 7 de l'ampoule à vide 5 provoquant la fermeture des troisièmes contacts fixe et mobile 6, 7. Après une rotation supplémentaire de l'arbre de commande 24, les contacts 6, 7 de l'ampoule à vide 5 s'ouvrent, compte-tenu du déplacement de la came 15 et de l'action de rappel du ressort 14 puis les seconds contacts 2, 4 s'ouvrent davantage alors que les premiers contacts 1,3 commencent à s'ouvrir.
  • Sur la figure 19, tous les contacts sont ouverts, ce qui amène l'interrupteur I en position ouverte. La figure 20 illustre l'étape ultérieure de mise à la terre. Le fonctionnement de l'interrupteur I pendant la fermeture étant le même que celui de la première réalisation décrite, ces étapes de fermeture ne seront pas décrites.
  • On décrira enfin brièvement les différentes étapes d'ouverture du disjoncteur D conforme à la réalisation décrite sur les figures 21 à 21c ci-après. Sur la figure 21 le disjoncteur D est en position fermée, ses contacts fixe et mobile étant fermés. Sur la figure 21a, les contacts 6, 7 de l'ampoule à vide se ferment et les seconds contacts fixe 2 et mobile 4 s'ouvrent, les premier 1, 3 restant fermés. Sur la figure 21b, les contacts 6, 7 de l'ampoule à vide 5 s'ouvrent, réalisant la coupure puis les premiers contacts 1, 3 s'ouvrent. Et sur la figure 21c tous les contacts sont ouverts.
  • On a donc réalisé grâce à l'invention, un disjoncteur et un interrupteur de conception simple et d'encombrement réduit, du fait d'une part que les différentes commandes sont effectuées par un même organe de commande, et d'autre part, que la structure de l'interrupteur permet l'utilisation d'une ampoule à vide de petite taille, du fait que la durée pendant laquelle elle tient le courant permanent est très courte.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
  • C'est ainsi que l'on pourrait envisager par exemple l'utilisation d'un pont conducteur monobolc mobile en translation plutôt qu'un pont rotatif.
  • Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.

Claims (12)

  1. Interrupteur électrique moyenne tension comprenant une enceinte étanche remplie d'un gaz diélectrique dans laquelle sont logés un premier contact fixe relié électriquement à une première borne de raccordement, un second contact fixe relié électriquement à une seconde borne de raccordement, un pont conducteur mobile doté d'un premier et d'un second contact mobile destinés à coopérer respectivement avec les premier et second contacts fixes et un mécanisme de commande couplé audit pont pour établir ou interrompre le circuit électrique entre les première et seconde bornes de raccordement, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une ampoule à vide (5) renfermant un troisième contact fixe (6) relié électriquement à l'une (B), dite seconde, des deux bornes de raccordement (A,B), et un troisième contact mobile (7) relié électriquement audit pont (P) en un point intermédiaire situé entre le premier et le second contact mobile (3, 4) et mécaniquement couplé audit mécanisme de commande (M), et des moyens de séquencement destinés à établir les séquences d'ouverture et de fermeture des premier, second et troisième contacts mobiles (3, 4, 7) associés aux premier, second et troisième contacts fixes(1, 2, 6), coopérant avec les moyens de commande précités (M), de façon qu'en position stable ouvert ou fermé de l'interrupteur (I), les troisièmes contacts fixe (6) et mobile (7) soient séparés, et qu'au cours des manoeuvres d'ouverture ou de fermeture de l'interrupteur (I), les troisièmes contacts fixe (6) et mobile (7) se ferment momentanément pour commuter l'arc associé aux premiers contacts fixe (1) et mobile (3) ou aux seconds contacts fixe (2) et mobile (4).
  2. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit pont (P) est rotatif.
  3. Interrupteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit pont (P) comprend deux bras opposés distincts (8,28 ; 9,29), un premier bras (8,28) dont l'une des extrémités est dotée dudit premier contact mobile (3) et dont l'autre extrémité est montée pivotante autour d'un axe (X), et un second bras (9,29), dont l'une des extrémités est dotée dudit second contact mobile (4) et dont l'autre extrémité est montée pivotante autour dudit axe (X).
  4. Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit mécanisme de commande M comprend une manivelle (10) liée en rotation à un arbre moteur (24) et une première et une seconde bielle (11,12), couplées par l'une de leurs extrémités à la manivelle (10) et par leur autre extrémité, respectivement aux premier (8,28) et second bras (9,29).
  5. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première borne précitée (A) est une plage d'entrée et la seconde borne précitée (B) est une plage de sortie.
  6. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de séquencement précités sont adaptés pour maintenir les troisièmes contacts fixe et mobile (6, 7) séparés en position stable de l'interrupteur I, et à femer ces deux contacts (6, 7) en cours d'ouverture de l'interrupteur (I), préalablement à la séparation des seconds contacts fixe et mobile (2, 4) et, en cours de fermeture de l'interrupteur (I), après la fermeture des seconds contacts fixe et mobile (2, 4).
  7. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de séquencement précités incluent une plage fixe étendue (la) prévue sur le premier contact fixe précité (1), demeurant en contact avec ledit premier contact mobile (3) sur une course prédéterminée dudit premier contact mobile (3), et une plage fixe restreinte (2a) prévue sur le second contact fixe (2) ne demeurant pas en contact avec ledit second contact mobile (4) sur une course prédéterminée de ce dernier, lors de son déplacement.
  8. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le troisième contact mobile (7) est porté par une tige (13) mobile en translation qui est sollicitée par des moyens ressorts (14) dans le sens de l'ouverture des troisièmes contacts fixe et mobile (6, 7), ladite tige (13) coopérant avec des moyens prévus sur les bras précités définissant le séquencement de l'ouverture et de la fermeture des troisièmes contacts fixe (6) et mobile (7) précités.
  9. Interrupteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens précités comprennent au moins une came (15) solidaire du premier (28) ou du second bras (29) dont le profil définit le séquencement précité.
  10. Interrupteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens précités comprennent une lumière (16) ménagée dans l'un (8) des bras (8, 9) coopérant avec un ergot (17) solidaire d'une biellette (18) reliée de manière articulée par l'une (18a) de ses extrémités, à la tige précitée (13), et par son autre extrémité (18b), à une manivelle (19) montée libre en rotation sur l'axe précité (X).
  11. Interrupteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la lumière précitée (16) est de forme arquée et comporte un décrochement (16f) de manière à former deux portions de lumière (16b, 16c) de largeurs différentes.
  12. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un quatrième contact fixe (20) qui est relié à la terre (T), qui est diamétralement opposé au second contact fixe (2) par rapport audit axe (X) et un cinquième contact fixe (21) qui est électriquement relié à ladite seconde borne (B) qui est diamétralement opposé au premier contact fixe (1) par rapport audit axe (X), lesdits quatrième et cinquième contacts fixes (20,21) coopérant respectivement avec le premier et le second contact mobile (3,4) en position de mise à la terre de l'interrupteur.
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