EP0768687B1 - Mécanisme d'entraínement de contacts de signalisation d'un appareil électrique en particulier d'un sectionneur ou sectionneur de terre haute tension - Google Patents

Mécanisme d'entraínement de contacts de signalisation d'un appareil électrique en particulier d'un sectionneur ou sectionneur de terre haute tension Download PDF

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EP0768687B1
EP0768687B1 EP96402125A EP96402125A EP0768687B1 EP 0768687 B1 EP0768687 B1 EP 0768687B1 EP 96402125 A EP96402125 A EP 96402125A EP 96402125 A EP96402125 A EP 96402125A EP 0768687 B1 EP0768687 B1 EP 0768687B1
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EP
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shaft
contacts
switch
rotary
disc
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Jean Marmonier
Bernard Gelloz
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GEC Alsthom T&D SA
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H9/0066—Auxiliary contact devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/44—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using Geneva movement
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a mechanism for signaling device contacts electric, in particular a high voltage disconnector or an earthing switch.
  • It relates more precisely to a drive mechanism of a rotary switch for signaling the position of a high voltage electrical appliance, in particular a disconnector or an earthing switch, connecting this switch by its shaft rotation of a rotary shaft of a mechanism for actuating the contacts of the device so that the contacts of this contactor are open or closed when the contacts of the device are open or closed, this shaft being moved at a speed ⁇ ht during an opening or closing operation of the device contacts.
  • the mechanisms currently used to train high disconnector signaling contactors voltage or earthing switch are generally of the snap action type. It include a cam secured to the actuation shaft of the mechanism for actuating the contacts of the device actuating a spring or lever switch. This way is obtained a high operating speed of the switch at the end of the race.
  • Such rotary switches are in general consisting of two fixed contacts each having a branch in an arc, these two fixed contacts being in vis-a-vis.
  • the mobile contact consists of two rotary bars, between the ends of which fixed contacts are fixed in position closure ensuring the electrical connection between these contacts fixed.
  • the present invention solves these problems, by offering a drive mechanism which, while being positive action, suitable for high voltage disconnectors as well as to earthing switches.
  • the drive mechanism is a positive action link between said shaft and said rotation shaft and comprises means for driving the rotation shaft of the switch at the start and end of maneuver at a speed ⁇ cs greater than ⁇ ht.
  • said means consist of two studs integral with said shaft, located in a plane perpendicular to this tree and equidistant from this tree and in a disc united in its center of said rotation shaft, located in a plane perpendicular to this shaft and provided with two radial direction slots intended to each receive one of said studs, both trees being parallel.
  • the slots are symmetrical by relative to an axis passing through the center of the disc.
  • each slot has at least a first shaped sector of arc of circle of radius equal to the distance between each tenon and the shaft and the shaft is arranged along the axis passing through the center of the corresponding circle.
  • said slots can each be extended by a second terminal sector stabilization.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of the drive mechanism according to the invention.
  • Figure 2 is a top view of the mechanism.
  • FIGS. 3A to 3D are views schematizing the operation of the drive mechanism in accordance with the invention during an opening operation of the device electric.
  • a rotary switch 1 is shown in the figure 1. It has two fixed contacts 2A, 2B facing each other each having a branch in an arc 3A, 3B.
  • the mobile contact consists of two bars 4A, 4B applied one on top of the other with a space between them and rotary secured to a shaft 5 said rotation shaft of the switch.
  • the ends of branches 4A, 4B of the movable contact come into contact with fixed contacts 2A, 2B by embedding these between these ends, ensuring the electrical connection between these fixed contacts 2A, 2B.
  • the mobile branches 4A, 4B are distant from fixed contacts 2A, 2B and the switch is open.
  • Such a rotary switch 1 is known per se.
  • It serves as a signaling switch for a device high voltage electrical, in particular a disconnector or an earthing switch, connecting it by its rotation shaft 5 to rotary shaft 6 of a mechanism actuation of the device contacts so that the contacts of this contactor 1 are open or closed when the device contacts are open or closed.
  • a first disc 7 located in a plane perpendicular to this tree and carrying two tenons 8A, 8B equidistant from the center 7A of the first disc 7 and angularly spaced at an angle at center ⁇ .
  • a second disc 9 located in a plane perpendicular to this tree and provided with two grooves or slots 9A, 9B with radial direction and the shape of which will be specified below with reference to Figure 2.
  • the two shafts 5, 6 are parallel and the two discs 7, 9 are arranged relative to each other so that, during the rotation of the actuation shaft 6 at a speed ⁇ ht during d 'a closing or opening operation of the electrical device, the pins 8A, 8B are fitted into the slots 9A, 9B and cause the second disc 9 to rotate in rotation at a speed ⁇ cs greater than ⁇ ht at the start and at the end of the maneuver.
  • the slots 9A, 9B are symmetrical with respect to a axis passing through the center of the second disc 9 where is secured to the rotation shaft 5 of the switch 1. From radial direction, they open at the periphery of the disc 9 at points angularly spaced at an angle at ⁇ center.
  • first sector 9A1, 9B1 in shape of arc of circle of radius equal to the distance between each tenon 8A, 8B and the center 7A of the first disc 7.
  • the shaft actuator 6 is arranged along the axis passing through the center of the corresponding circle, when the part 9 is in the middle position as shown in the Figures 3B and 3C.
  • the two discs 7, 9 are arranged one with respect to the other so that when rotating the first disc 7, the tenon 8A is embedded in the slot 9A or the pin 8B is embedded in the slot 9B, ensuring the connection positive action of the two discs 7, 9 and therefore of the shaft 6 of the device's actuation mechanism and of the rotation shaft 5 of the switch 1. Furthermore, the size of the second disc 9 and its slots 9A, 9B as well as the distance between each post 7A, 7B and the center 7A of the first disc 7 and the dimension of the angle ⁇ are chosen to obtain a full stroke of the fixed contact of the switch 1 taking into account the complete rotary stroke of the actuation shaft 6 of the actuation mechanism of the device contacts. They are also chosen from so that at any time one of the two studs is in contact with one of the sectors 9A and 9B.
  • first signaling switch 1A and a second switching switch 1B signaling including the common rotation tree symbolized by line 5 is connected to the tree symbolized by line 6 of the actuation mechanism of the contacts of a disconnector symbolized in 10.
  • the first signaling switch 1A is intended to be open when the disconnector 10 is closed and to be closed when the disconnector 10 is open.
  • the second switch 1B is intended to be closed when the disconnector 10 is closed and to be opened when the disconnector 10 is open. More than two switches can be associated with the disconnector 10 according to the same principle.
  • the actuation shaft 6 and therefore the first disc 7 rotate at a speed assumed to be constant ⁇ ht .
  • the pin 8B drives the second disc 9 and therefore the rotation shaft 5 of the switches 1A, 1B at a speed ⁇ cs greater than the speed ⁇ ht , the terminal sector of the slot 9B being close to shaft 5.
  • the signaling switches therefore quickly come to the closed position for the first 1A and to the open position for the second 1B.
  • the pin 8A in the terminal part of the slot 9A then drives the second disc 9 and therefore the shaft 5 at a speed ⁇ cs greater than the speed ⁇ ht .
  • the switches quickly end their closing movement for the first 1A and opening for the second 1B.
  • the rotation speed ⁇ cs of the switch is to it fast ensuring a frank and reliable opening and closing, while guaranteeing a positive action connection during the whole maneuver.

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Description

La présente invention se rapporte à un mécanisme d'entraínement des contacts de signalisation d'un appareil électrique, en particulier d'un sectionneur haute tension ou d'un sectionneur de mise à la terre.
Elle concerne plus précisément un mécanisme d'entraínement d'un commutateur rotatif de signalisation de position d'un appareil électrique haute tension, en particulier d'un sectionneur ou d'un sectionneur de mise à la terre, reliant ce commutateur par son arbre de rotation à un arbre rotatif d'un mécanisme d'actionnement des contacts de l'appareil de sorte que les contacts de ce contacteur soient ouverts ou fermés lorsque les contacts de l'appareil sont ouverts ou fermés, cet arbre étant déplacé à une vitesse ωht lors d'une manoeuvre d'ouverture ou de fermeture des contacts de l'appareil.
Les mécanismes actuellement utilisés pour entraíner les contacteurs de signalisation de sectionneur haute tension ou de sectionneur de mise à la terre sont généralement du type à action brusque. Il comprennent une came solidaire de l'arbre d'actionnement du mécanisme d'actionnement des contacts de l'appareil actionnant un commutateur à ressort ou à levier. De cette façon est obtenue une vitesse de manoeuvre du commutateur importante en fin de course.
Cependant, ces mécanismes à action brusque posent des problèmes de fiabilité. A la suite de la rupture du ressort ou équivalent, il peut exister des risques de répétition de position incorrecte. Par ailleurs, une intervention manuelle dans le boítier de commande peut entraíner une manipulation inopinée du commutateur et en conséquence une divergence entre la position de l'appareil et des contacts de signalisation de position.
Il est par ailleurs connu, dans des disjoncteurs haute tension, d'utiliser des commutateurs de signalisation rotatifs dont l'arbre de rotation est directement relié par une cinématique à action positive, du type à biellettes par exemple, à un arbre du mécanisme d'actionnement des contacts du disjoncteur, qui est quant à lui à action brusque. Le mécanisme d'actionnement des contacts du disjoncteur étant à action brusque, la vitesse de manoeuvre du commutateur est importante.
De tels commutateurs rotatifs sont en général constitués de deux contacts fixes présentant chacun une branche en arc de cercle, ces deux contacts fixes étant en vis-à-vis. Le contact mobile est quant à lui constitué de deux barres rotatives, entre les extrémités desquelles viennent s'encastrer les contacts fixes en position de fermeture assurant la liaison électrique entre ces contacts fixes. Un tel commutateur sera décrit plus précisément dans la description ci-après.
La transposition directe de tels mécanismes, connus dans les disjoncteurs, dans des sectionneurs haute tension ou des sectionneurs de mise à la terre n'est pas possible, car il faut envisager la possibilité d'un actionnement lent de l'appareil. En effet, dans le cas d'une panne du moteur d'actionnement ou équivalent, la manoeuvre est effectuée manuellement avec une manivelle c'est-à-dire avec une vitesse non contrôlée qui peut être petite. La vitesse de manoeuvre des commutateurs de signalisation de position serait alors trop petite et incompatible avec les performances de coupure exigées. Il peut en résulter une érosion par l'arc électrique. Un autre problème consiste en la difficulté d'avoir une bonne précision de l'instant de fermeture ou d'ouverture des contacts par rapport à l'appareil.
La présente invention résout ces problèmes, en proposant un mécanisme d'entraínement qui, tout en étant à action positive, soit adapté aux sectionneurs haute tension ainsi qu'aux sectionneurs de mise à la terre.
Pour ce faire, conformément à l'invention, le mécanisme d'entraínement est une liaison à action positive entre ledit arbre et ledit arbre de rotation et comporte des moyens d'entraínement de l'arbre de rotation du commutateur en début et en fin de manoeuvre à une vitesse ωcs supérieure à ωht.
Par action positive, il est signifié qu'il existe un lien bidirectionnel entre les deux arbres et donc entre l'appareil haute tension et le commutateur de signalisation de position et qu'à toute position des contacts de l'appareil correspond une position du contact de signalisation de position.
Selon un mode de réalisation préféré, lesdits moyens consistent en deux tenons solidaires dudit arbre, situés dans un plan perpendiculaire à cet arbre et équidistants de cet arbre et en un disque solidaire en son centre dudit arbre de rotation, situé dans un plan perpendiculaire à cet arbre et pourvu de deux fentes de direction radiale destinée à recevoir chacune l'un desdits tenons, les deux arbres étant parallèles.
Avantageusement, les fentes sont symétriques par rapport à un axe passant par le centre du disque.
De préférence, à partir de la périphérie du disque, chaque fente comporte au moins un premier secteur en forme d'arc de cercle de rayon égal à la distance entre chaque tenon et l'arbre et l'arbre est disposé le long de l'axe passant par le centre du cercle correspondant.
A proximité de l'arbre de rotation, lesdites fentes peuvent se prolonger chacune par un second secteur terminal de stabilisation.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention.
La figure 1 est une vue en perspective éclatée du mécanisme d'entraínement conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue de dessus du mécanisme.
Les figures 3A à 3D sont des vues schématisant le fonctionnement du mécanisme d'entraínement conforme à l'invention lors d'une manoeuvre d'ouverture de l'appareil électrique.
Un commutateur rotatif 1 est représenté sur la figure 1. Il comporte deux contacts fixes 2A, 2B en vis-à-vis présentant chacun une branche en arc de cercle 3A, 3B. Le contact mobile est quant à lui constitué de deux barres 4A, 4B appliquées l'une sur l'autre avec un espace entre elles et rotatives solidarisées à un arbre 5 dit arbre de rotation du commutateur. En position de fermeture du commutateur, les extrémités des branches 4A, 4B du contact mobile viennent en contact avec les contacts fixes 2A, 2B par encastrement de ceux-ci entre ces extrémités, assurant la liaison électrique entre ces contacts fixes 2A, 2B. Par rotation du contact mobile, les branches mobiles 4A, 4B sont éloignées des contacts fixes 2A, 2B et le commutateur est ouvert.
Un tel commutateur rotatif 1 est en soi connu.
Il sert de commutateur de signalisation d'un appareil électrique haute tension, en particulier d'un sectionneur ou d'un sectionneur de mise à la terre, en le reliant par son arbre de rotation 5 à l'arbre rotatif 6 d'un mécanisme d'actionnement des contacts de l'appareil de sorte que les contacts de ce contacteur 1 soient ouverts ou fermés lorsque les contacts de l'appareil sont ouverts ou fermés.
Pour ce faire, la liaison entre ces deux arbres 5, 6 est réalisé par le mécanisme d'entraínement conforme à l'invention qui va maintenant être décrit.
Sur l'arbre d'actionnement 6 est solidarisé un premier disque 7 situé dans un plan perpendiculaire à cet arbre et portant deux tenons 8A, 8B équidistants du centre 7A du premier disque 7 et angulairement espacés d'un angle au centre α.
Sur l'arbre de rotation 5 du commutateur 1, est solidarisé un second disque 9 situé dans un plan perpendiculaire à cet arbre et pourvu de deux rainures ou fentes 9A, 9B de direction radiale et dont la forme sera précisée plus loin en référence à la figure 2.
Les deux arbres 5, 6 sont parallèles et les deux disques 7, 9 sont disposés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que, lors de la rotation de l'arbre d'actionnement 6 à une vitesse ωht lors d'une manoeuvre de fermeture ou d'ouverture de l'appareil électrique, les tenons 8A, 8B viennent s'encastrer dans les fentes 9A, 9B et entraíner en rotation le second disque 9 à une vitesse ωcs supérieure à ωht en début et en fin de manoeuvre.
Un mode de réalisation préféré de cette disposition préférée est visible sur la figure 2.
Les fentes 9A, 9B sont symétriques par rapport à un axe passant par le centre du second disque 9 où est solidarisé l'arbre de rotation 5 du commutateur 1. De direction radiale, elles débouchent à la périphérie du disque 9 en des points angulairement espacés d'un angle au centre β.
A partir de la périphérie du disque 9, elles comportent chacune un premier secteur 9A1, 9B1 en forme d'arc de cercle de rayon égal à la distance entre chaque tenon 8A, 8B et le centre 7A du premier disque 7. L'arbre d'actionnement 6 est quant à lui disposé le long de l'axe passant par le centre du cercle correspondant, lorsque la pièce 9 est en position médiane comme représenté sur les fgures 3B et 3C.
A proximité de l'arbre 5 soit du centre du second disque 9, elles se prolongent chacune à proximité de l'arbre 5 par un second secteur terminal de stabilisation 9A2, 9B2 qui est de préférence sensiblement rectiligne et parallèle à l'axe de symétrie des deux fentes 9A, 9B.
Les deux disques 7, 9 sont disposés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que, lors de la rotation du premier disque 7, le tenon 8A soit encastré dans la fente 9A ou le tenon 8B soit encastré dans la fente 9B, assurant la liaison à action positive des deux disques 7, 9 et donc de l'arbre d'actionnement 6 du mécanisme d'actionnement de l'appareil et de l'arbre de rotation 5 du commutateur 1. Par ailleurs, la dimension du second disque 9 et de ses fentes 9A, 9B ainsi que la distance entre chaque tenon 7A, 7B et le centre 7A du premier disque 7 et la dimension de l'angle α sont choisies pour obtenir une course complète du contact fixe du commutateur 1 compte-tenu de la course rotative complète de l'arbre d'actionnement 6 du mécanisme d'actionnement des contacts de l'appareil. Elles sont également choisies de telle sorte qu'à tout moment l'un des deux tenons soit en contact avec l'un des secteurs 9A et 9B.
Le fonctionnement du mécanisme d'entraínement est représenté sur les figures 3A à 3D.
Sur ces figures sont représentés un premier commutateur de signalisation 1A et un second commutateur de signalisation 1B dont l'arbre de rotation commun symbolisé par la ligne 5 est relié à l'arbre symbolisé par la ligne 6 du mécanisme d'actionnement des contacts d'un sectionneur symbolisé en 10.
Le premier commutateur de signalisation 1A est destiné à être ouvert lorsque le sectionneur 10 est fermé et à être fermé lorsque le sectionneur 10 est ouvert. Inversement, le second commutateur 1B est destiné à être fermé lorsque le sectionneur 10 est fermé et à être ouvert lorsque le sectionneur 10 est ouvert. Plus de deux commutateurs peuvent être associés au sectionneur 10 selon le même principe.
En position fermé du sectionneur 10 (figure 3A), le tenon 8B du premier disque 7 est dans le secteur terminal de la fente 9B du second disque 9.
Lors de la manoeuvre d'ouverture du sectionneur 10, l'arbre d'actionnement 6 et donc le premier disque 7 tournent à une vitesse supposée constante ωht.
En début d'ouverture, le tenon 8B entraíne le second disque 9 et donc l'arbre de rotation 5 des commutateurs 1A, 1B à une vitesse ωcs supérieure à la vitesse ωht, le secteur terminal de la fente 9B étant à proximité de l'arbre 5. Les commutateurs de signalisation viennent donc rapidement en position de fermeture pour le premier 1A et d'ouverture pour le second 1B.
Cet entraínement se poursuit jusqu'à la position représenté sur la figure 3B où les premiers secteurs 9A1, 9B1 en forme d'arc de cercle viennent se juxtaposer avec la trajectoire des tenons 8A, 8B. Le tenon 8B se dégage de la fente 9A et le tenon 8A vient se positionner dans le secteur terminal de la fente 9A (figure 3C) sans déplacement associé du second disque 9. Les commutateurs de position 1A, 1B restent immobiles.
Le tenon 8A dans la partie terminale de la fente 9A entraíne alors le second disque 9 et donc l'arbre 5 à une vitesse ωcs supérieure à la vitesse ωht. Les commutateurs terminent rapidement leur déplacement de fermeture pour le premier 1A et d'ouverture pour le second 1B.
Quelle que soit la vitesse ωht d'actionnement des contacts du sectionneur 10, et même en la supposant très lente et variable comme ce peut être le cas lors d'un actionnement manuel du sectionneur, la vitesse de rotation ωcs du commutateur est quant à elle rapide assurant une ouverture et une fermeture franche et fiable, tout en garantissant une liaison à action positive durant toute la manoeuvre.
Grâce au mécanisme décrit précédemment sont réalisés un effet de surmultiplication du mécanisme en début et fin de manoeuvre et un effet de démultiplication infini (ωcs=0) lors de la plage intermédiaire de la manoeuvre. Tout en obtenant ces effets de surmultiplication et de démultiplication, il est possible de concevoir une forme des fentes 9A, 9B différente de celle décrite ci-dessus qui correspond à un mode de réalisation préféré. Un exemple consiste à réaliser des fentes radiales rectilignes. L'effet de surmultiplication est alors le même et l'effet de démultiplication important au lieu d'être infini.

Claims (5)

  1. Mécanisme d'entraínement d'un commutateur rotatif de signalisation (1) d'un appareil électrique haute tension (10), en particulier d'un sectionneur ou d'un sectionneur de mise à la terre, reliant ce commutateur (1) par son arbre de rotation (5) à un arbre rotatif (6) d'un mécanisme d'actionnement des contacts de l'appareil de sorte que les contacts de ce commutateur (1) soient ouverts ou fermés lorsque les contacts de l'appareil sont ouverts ou fermés, cet arbre d'actionnement (6) étant déplacé à une vitesse ωht lors d'une manoeuvre d'ouverture ou de fermeture des contacts de l'appareil, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraínement est une liaison à action positive entre ledit arbre d'actionnement (6) et ledit arbre de rotation (5) et comporte des moyens d'entraínement de l'arbre de rotation (5) du commutateur (1) en début et en fin de manoeuvre à une vitesse ωcs supérieure à ωht.
  2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens consistent en deux tenons (8A, 8B) solidaires dudit arbre d'actionnement (6), situés dans un plan perpendiculaire à cet arbre et équidistants de cet arbre et en un disque (9) solidaire en son centre dudit arbre de rotation (5), situé dans un plan perpendiculaire à cet arbre et pourvu de deux fentes (9A, 9B) de direction radiale destinée à recevoir chacune l'un desdits tenons (8A, 8B), les deux arbres (5, 6) étant parallèles.
  3. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce les fentes (9A, 9B) sont symétriques par rapport à un axe passant par le centre du disque (9).
  4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'à partir de la périphérie du disque (9), chaque fente (9A, 9B) comporte au moins un premier secteur (9A1, 9B1) en forme d'arc de cercle de rayon égal à la distance entre chaque tenon (8A, 8B) et l'arbre d'actionnement (6) et en ce que l'arbre d'actionnement (6) est disposé le long de l'axe passant par le centre du cercle correspondant.
  5. Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'à proximité de l'arbre de rotation (5), lesdites fentes (9A, 9B) se prolongent chacune par un second secteur terminal de stabilisation (9A2, 9B2).
EP96402125A 1995-10-13 1996-10-07 Mécanisme d'entraínement de contacts de signalisation d'un appareil électrique en particulier d'un sectionneur ou sectionneur de terre haute tension Expired - Lifetime EP0768687B1 (fr)

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