EP1139368A1 - Electrical multiphase interrupting device with a driving mechanism and switching modules - Google Patents
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- EP1139368A1 EP1139368A1 EP01410033A EP01410033A EP1139368A1 EP 1139368 A1 EP1139368 A1 EP 1139368A1 EP 01410033 A EP01410033 A EP 01410033A EP 01410033 A EP01410033 A EP 01410033A EP 1139368 A1 EP1139368 A1 EP 1139368A1
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- H01H33/022—Details particular to three-phase circuit breakers
Definitions
- the invention relates to a multi-pole electrical switchgear, and particular to a multipolar switchgear comprising vacuum interrupters.
- the document EP 0 346 603 describes an electrical apparatus for three-pole breaking comprising three identical polar cut-off modules arranged side by side on a frame. Each module has a vacuum interrupter fitted with a control rod mobile in translation.
- a known type spring drive mechanism comprising a pole shaft, allows the drive of the control rods of the three bulbs to empty.
- Each control rod is connected to the pole shaft by means of a independent linkage, specific to the corresponding cut-off module.
- This linkage is composed of a transmission lever, arranged between two connecting rods, one of the connecting rods the lever to a crank of the pole shaft and the other connecting the lever to the rod vacuum bulb control.
- the vacuum bulbs of the different poles are likely to be subjected, during opening and closing, to stresses different.
- the apparatus does not allow to easily vary the spacing between the vacuum bulbs of the different poles. It is true that the construction in identical and independent breaking modules would allow theoretically any arbitrary provision. However, at each distance between poles corresponds to a different pole tree, since the cranks of the pole tree must be spaced the same distance from each other as the bulbs. The tree of poles is a particularly expensive part, especially since its torsional rigidity is critical. In addition, the need to provide trees of different poles for each center distance prohibits designing the mechanism as a pre-assembled functional unit in factory independently of the cut-off modules. Architecture hardly favors delayed differentiation of the different models of a range of switchgear.
- An objective of the invention is to produce an electrical apparatus for multipole breaking with independent polar cut-off modules, allowing the simultaneous operation of different modules. Another objective is to increase the modularity of a switchgear multipolar cut-off with independent polar cut-off modules, allowing low cost of changing the distance between poles. Another objective is to obtain an architecture which allows storage of standardized functional sub-assemblies, and their mounting last moment to meet customer needs.
- the movable rod is, in each module, linked to the connecting rod by through a pivoting connection around a fifth geometric axis parallel to the first geometric axis.
- a pivoting connection around a fifth geometric axis parallel to the first geometric axis.
- the movable rod is linked to the connecting rod by through a pivoting connection around a fifth geometric axis, this in each module.
- the connecting rod is arranged so as to be stressed in tension during the closing.
- the closure is the movement sequence or the forces transmitted by the connecting rod are the most important.
- the connecting rod comprises a sheet shaped so that its moment quadratic with respect to an axis perpendicular to a plane containing the third and the fourth axis, be high.
- the stiffness of the connecting rod in bending in a plane containing the third and fourth axes makes it possible to avoid any risk of delay in opening or closing of one of the pairs of contacts.
- the connecting rod comprises a sheet comprising two arms in vee each vee arm having a converging end supporting a bearing of articulation with one of the cranks of the pole shaft, and a divergent end, the divergent ends of the two vee arms being connected to each other by a base supporting articulation bearings with the levers of the cut-off modules.
- the means of connecting the transmission lever to said rod have an insulating arm. This arrangement ensures insulation between the contacts and the mechanism, which is accessible to operators.
- each cut-off module comprises a frame provided with support bearings ensuring the pivoting of the transmission lever around the second pivot axis.
- the cut-off modules can then be pre-assembled and tested in the factory, before their mounting with mechanism and connecting rod. This helps improve differentiation delayed.
- the connecting rod makes with the transmission levers an angle close to an angle straight, and the rod works in translation in a plane substantially parallel to the connecting rod.
- the geometric plane defined by the second and fourth axes on the one hand and the geometric plane defined by the third and fourth axes on the other hand make an angle of around 90 ° between them, while the rod is parallel to the plane containing the third and fourth axes.
- each breaking module includes a vacuum interrupter constituting an enclosure in which the separable contacts are situated.
- a vacuum interrupter constituting an enclosure in which the separable contacts are situated.
- it is possibly adaptable to other cutting principles, provided the opening and closing travel of the contacts is small.
- a three-pole switchgear 10 is composed of a drive mechanism 12 and three identical cut-off modules 14, 16, 18, arranged side by side on the same side of a partition 20 separating them from the mechanism drive 12.
- the partition 20 is constituted by a sheet comprising three windows 22, 24, 26 and rests on a second sheet 28 arranged at right angles and acting as a base.
- the partition 20 is at ground potential and provides electrical protection for people.
- the drive mechanism 12 can be of any known type comprising a shaft of poles. It may for example be a mechanism of the type described in document EP-A- 0 222 645, fitted with an arming and closing sub-assembly comprising a spring closure, and an opening sub-assembly comprising an opening spring.
- the essential point in the context of the present invention is that the mechanism comprises a shaft of output, also says pole tree.
- the mechanism 12 is fixed on a support frame 30 and provided with a pole shaft 32 supported by bearings 34 fixed to the chassis 30.
- the chassis is itself fixed to the partition 20.
- the pole shaft 32 has two double cranks 36, 38 which pass through the chassis wall with lights and allow articulation between the shaft poles 32 and a transmission rod 40.
- the transmission rod 40 consists by a flat piece forming two double arms in v 42, 44, spaced from each other, and connected on the side of their divergent end by a base 46.
- Each v-shaped arm 42, 44 supports, at its converging end, a pair of legs 50, 52 provided with coaxial bores, forming bearings.
- the cranks 36, 38 also have coaxial bores forming bearings, so that a pivoting hinge-type connection is obtained between the cranks double 36, 38 of the pole shaft 32 and the connecting rod 40 by insertion of pins 54 in the corresponding bores of the double cranks 36, 38 and the double legs 50, 52.
- the base 46 supports three pairs of legs 60, 62, 64 provided with coaxial bores, forming bearings. These legs allow, by insertion of axes 66, a hinge-type connection with three double levers 70, 72, 74 belonging to the three polar modules 14, 16, 18 of the apparatus, which pass through the windows 22, 24, 26 of the partition 20.
- the module 18 includes a vacuum interrupter 80 supported by a frame 82.
- the frame 82 is fixed to the wall 20 and to the base 28, so that the frame 30, the sheets 20, 28 and the frames 82 of the three poles together form a support 83 for the other parts of the apparatus.
- Two connection pads 84, 86, fixed to the frame 82, are intended for electrically connect the bulb 80 to a busbar (not shown).
- vacuum interrupter a subset of known type, comprising a cylindrical body 88 forming an enclosure where a relative vacuum prevails and which contains a pair of separable contacts 90, 92 connected to connection pads 84, 86.
- the body 88 is itself divided into a median insulator section 94 of insulating material, a first metal end section constituting a first closing flange 96, and a second metal end section constituting a second closing flange 98.
- the contact 92 is fixed and connected to the second flange 98.
- the other contact 90 constitutes a axial end of a rod 100 movable in translation along its axis and passing through the body 88 of the bulb through an orifice in the flange 96.
- a sealing bellows 102 brazed onto the rod 100 and on the internal wall of the first flange 96, allows an axial movement of translation of the rod 100 and of the movable contact 90 relative to the fixed contact 92, while preserving the vacuum prevailing in the enclosure.
- the electrical connection of rod 100 to the clearance of bars is ensured by means of a flexible electrical connection 104, one end of which also constitutes connection area 84.
- the rod 100 is connected to the double lever 74, via an insulating arm 110.
- the insulating arm comprises a plastic body 112 overmolding on the one hand the head of a first threaded rod 114, and on the other hand the head of a second threaded rod 116 located in the axial extension of the first.
- the first one threaded rod 114 is screwed into a threaded blind hole located at the end of the rod 100 of the bulb 80.
- On the second threaded rod 116 is screwed a tubular adjusting nut 118.
- the nut 118 supports at one end a support plate 120 for one end of a contact pressure spring 122.
- the other end of the spring 122 relates to a second plate 124, which rests on a bar 126.
- the bar has a bore 128 forming a guide sleeve crossed by the tubular nut 118.
- the bar 126 journals freely in lateral axes 130 supported by the arms of the lever 74.
- the sheath of guide 128 authorizes both the translation of the nut 118 parallel to its axis and its free rotation.
- the nut 118 has a shoulder which comes to rest on the bar part 126 opposite the second plate 124.
- the two arms of the double lever 74 pivot around an axis 132 supported by the frame 82.
- the three cut-off modules 14, 16, 18 of the apparatus 10 being placed side by side, the pivot axes 132 of the levers 70, 72, 74 are aligned, and parallel to the pole shaft 32.
- the levers 70, 72, 74 are parallel.
- the kinematic chain connecting the pole shaft 32 to the rods 100 of the three modules of cutoff 14, 16, 18 comprises a single connecting rod 40 for connection between the pole shaft 32 and the three double levers 70, 72, 74 of the cut-off modules, and is extended in each module by an insulator 112, one end of which slides in a swivel sleeve 128 relative to the double lever 70, 72, 74, and the other end is integral with the rod 100 of bulb 80.
- This kinematic chain makes it possible to define five geometric axes of parallel rotation: a first geometric axis 140 of pivoting of the pole shaft, a second geometric axis 142 for pivoting the levers 70, 72, 74, a third axis geometric 144 of pivoting of the connecting rod with respect to the cranks of the pole shaft, a fourth geometric axis 146 of pivoting of the connecting rod relative to the levers, and a fifth geometric axis 148 for pivoting the bars 126 with respect to the levers 70, 72, 74.
- the first axis 140 and the second axis 142 are both fixed relative to the support 83, the other axes being movable during the opening and closing sequences.
- the kinematic chain works as follows. When the contacts are separated and the mechanism open, the kinematic chain is initially in the position shown in Figure 2. On closing, the closing spring of the mechanism 12 drives the pole shaft 32 counterclockwise, on a stroke more than 50 °. The rod 40 transmits this movement uniformly to the three levers double 70, 72, 74. In each of the cut-off modules, the double lever pivots in the clockwise around the axis 132, driving the bar 126 which compresses the spring 122 via the plate 124. The closing force is then transmitted by the spring 122 to the movable contact 90, via the trim 120, nut 118 and insulating arm 110. The kinematic chain is found in the closed position of Figure 4, the contacts being closed.
- the opening spring of the mechanism 12 drives the pole shaft in the clockwise, on a course of more than 50 °.
- the connecting rod 40 transmits this movement in a uniform manner with the three double levers 70, 72, 74.
- the double lever pivots anticlockwise shows around the axis 132 in Figure 4, directly driving the bar 126, the nut 118, the insulating arm 110 and the rod 100 of the movable contact, until reaching the position Figure 2 open.
- the single connecting rod 40 has a high quadratic moment relative to an axis perpendicular to the geometric plane containing the pivot axes of the connecting rod by relation to the pole shaft and to the double levers.
- the base 46 preserves the desired rigidity.
- the forces applied to the connecting rod in its plane are not likely to induce a notable bending of the connecting rod. Consequently, the connecting rod 40 gives the kinematic chain great rigidity, so that even if the efforts to be applied to the different bulbs are different, their movement will nevertheless be simultaneous.
- the tree of pole 32 is itself very rigid in torsion, so it is possible to space the two hinges joining the connecting rod 40 to the pole shaft 32 which contributes to further strengthen the rigidity of the kinematic chain.
- the connecting rod is produced by cutting a sheet.
- the levers are also made of sheet metal. Electrical insulation is carried out in each cut-off module thanks to the insulating arms. It should be noted that the insulating part 112 of the arm is shaped as a skirt so as to ensure optimal insulation.
- each specific connecting rod has a base of different length and especially legs 60, 62, 64 in number and locations variables.
- the distance between the legs 50, 52 ensuring the hinge connection with the cranks of the pole shaft remains constant.
- the pole tree 32 remains identical whatever the distance between the polar modules, which means that the mechanism 12 can be pre-assembled in the factory and forms a functional unit for the entire range.
- cut-off modules 14, 16, 18 are identical, whatever the center distance chosen. This allows to postpone the assembly of the equipment until the customer's choice is stopped.
- Levers 70, 72, 74 can be simple.
- the drive mechanism can be of any type: with closing springs and separate opening, to allow a closing, arming, opening sequence, closing, opening; with a single spring allowing closing and opening.
Landscapes
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Abstract
Description
L'invention se rapporte à un appareillage électrique de coupure multipolaire, et en particulier à un appareillage de coupure multipolaire comportant des ampoules à vide.The invention relates to a multi-pole electrical switchgear, and particular to a multipolar switchgear comprising vacuum interrupters.
Le document EP 0 346 603 décrit un appareillage électrique de coupure tripolaire comportant trois modules polaires de coupure identiques disposés côte à côte sur un châssis. Chaque module comporte une ampoule à vide munie d'une tige de commande mobile en translation. Un mécanisme d'entraínement à ressort de type connu comportant un arbre des pôles, permet l'entraínement des tiges de commande des trois ampoules à vide. Chaque tige de commande est reliée à l'arbre des pôles par l'intermédiaire d'une tringlerie indépendante, propre au module de coupure correspondant. Cette tringlerie est composée d'un levier de transmission, disposé entre deux bielles, l'une des bielles reliant le levier à une manivelle de l'arbre des pôles et l'autre reliant le levier à la tige de commande de l'ampoule à vide. En pratique, les ampoules à vide des différents pôles sont susceptibles d'être soumises, lors de l'ouverture comme de 1a fermeture, à des efforts différents. Lors de l'ouverture, il peut arriver que les contacts d'une ampoule soient légèrement soudés, ou bien au contraire que les efforts électromagnétiques induits par les courants sur les contacts tendent à séparer plus violemment les contacts de l'une des ampoules. Lors de la fermeture, notamment si celle-ci a lieu sur un court-circuit pour l'un des pôles, l'un des contacts peut être soumis à des efforts de répulsion très importants. Du fait de ces sollicitations différentes sur les tiges des ampoules à vide des différents pôles, l'arbre des pôles se trouve soumis à des contraintes de torsion importantes, directement transmises par les tringleries indépendantes des différents pôles. Il existe alors un risque de déformation dynamique en torsion importante de l'arbre des pôles, qui a pour conséquence une fermeture ou une ouverture non simultanée des différentes ampoules. Pour pallier ce risque, il est alors nécessaire de surdimensionner l'arbre des pôles, de manière à lui conférer une rigidité supplémentaire en torsion. Par ailleurs, l'appareillage ne permet pas de faire varier facilement l'espacement entre les ampoules à vide des différents pôles. Il est vrai que la construction en modules de coupure identiques et indépendants permettrait théoriquement toute disposition arbitraire. Toutefois, à chaque distance entre pôles correspond un arbre des pôles différent, puisque les manivelles de l'arbre des pôles doivent être espacées de la même distance les unes des autres que les ampoules. Or, l'arbre des pôles est une pièce particulièrement onéreuse, d'autant plus que sa rigidité en torsion est critique. De plus, la nécessité de prévoir des arbres des pôles différents pour chaque entraxe interdit de concevoir le mécanisme comme une unité fonctionnelle prémontée en usine indépendamment des modules de coupure. L'architecture ne favorise guère la différenciation retardée des différents modèles d'une gamme d'appareillages de coupure.The document EP 0 346 603 describes an electrical apparatus for three-pole breaking comprising three identical polar cut-off modules arranged side by side on a frame. Each module has a vacuum interrupter fitted with a control rod mobile in translation. A known type spring drive mechanism comprising a pole shaft, allows the drive of the control rods of the three bulbs to empty. Each control rod is connected to the pole shaft by means of a independent linkage, specific to the corresponding cut-off module. This linkage is composed of a transmission lever, arranged between two connecting rods, one of the connecting rods the lever to a crank of the pole shaft and the other connecting the lever to the rod vacuum bulb control. In practice, the vacuum bulbs of the different poles are likely to be subjected, during opening and closing, to stresses different. When opening, it may happen that the contacts of a bulb are slightly welded, or on the contrary that the electromagnetic forces induced by the currents on the contacts tend to more violently separate the contacts from one of the light bulbs. When closing, especially if it takes place on a short circuit for one of the poles, one of the contacts can be subjected to very significant repulsion forces. Of made of these different stresses on the rods of the vacuum bulbs of the different poles, the pole shaft is subjected to significant torsional stresses, directly transmitted by independent linkages from the different poles. There is then a risk of significant torsional dynamic deformation of the pole shaft, which results in non-simultaneous opening or closing of the various bulbs. To overcome this risk, it is then necessary to oversize the pole shaft, so that it provide additional torsional stiffness. Furthermore, the apparatus does not allow to easily vary the spacing between the vacuum bulbs of the different poles. It is true that the construction in identical and independent breaking modules would allow theoretically any arbitrary provision. However, at each distance between poles corresponds to a different pole tree, since the cranks of the pole tree must be spaced the same distance from each other as the bulbs. The tree of poles is a particularly expensive part, especially since its torsional rigidity is critical. In addition, the need to provide trees of different poles for each center distance prohibits designing the mechanism as a pre-assembled functional unit in factory independently of the cut-off modules. Architecture hardly favors delayed differentiation of the different models of a range of switchgear.
Un objectif de l'invention est de réaliser un appareillage électrique de coupure multipolaire à modules polaires de coupure indépendants, permettant la manoeuvre simultanée des différents modules. Un autre objectif est d'accroítre la modularité d'un appareillage de coupure multipolaire à modules de coupure polaires indépendants, en permettant à faible coût de changer la distance entre pôles. Un autre objectif est d'obtenir une architecture qui permette un stockage de sous-ensembles fonctionnels standardisés, et leur montage au dernier moment pour satisfaire aux besoins du client.An objective of the invention is to produce an electrical apparatus for multipole breaking with independent polar cut-off modules, allowing the simultaneous operation of different modules. Another objective is to increase the modularity of a switchgear multipolar cut-off with independent polar cut-off modules, allowing low cost of changing the distance between poles. Another objective is to obtain an architecture which allows storage of standardized functional sub-assemblies, and their mounting last moment to meet customer needs.
Selon l'invention, ces objectifs sont atteints grâce à un appareillage électrique de coupure multipolaire comportant
- un support ;
- un mécanisme d'entraínement muni d'un arbre des pôles tourillonnant autour d'un premier axe géométrique fixe par rapport au support ;
- une pluralité de modules de coupure chaque module comportant
- une paire de contacts séparables comportant au moins un contact mobile ;
- une tige mobile solidaire du contact mobile ;
- un levier de transmission pivotant autour d'un deuxième axe géométrique parallèle au premier axe géométrique, ledit deuxième axe géométrique étant commun à l'ensemble des modules de coupure et fixe par rapport au support ;
- des moyens de liaison du levier de transmission à ladite tige ;
- a support ;
- a drive mechanism provided with a pole shaft swiveling around a first geometric axis fixed relative to the support;
- a plurality of breaking modules each module comprising
- a pair of separable contacts comprising at least one movable contact;
- a movable rod secured to the movable contact;
- a transmission lever pivoting around a second geometric axis parallel to the first geometric axis, said second geometric axis being common to all of the cut-off modules and fixed relative to the support;
- means for connecting the transmission lever to said rod;
Selon un mode de réalisation, la tige mobile est, dans chaque module, liée à la bielle par l'intermédiaire d'une liaison pivotante autour d'un cinquième axe géométrique parallèle au premier axe géométrique. On obtient ainsi une disposition géométrique simple et avantageuse, qui assure un renvoi géométrique vers un arbre des pôles situé à la hauteur des ampoules à vide, tout en permettant à la bielle de travailler en traction lors de la fermeture des contacts. Préférentiellement, la tige mobile est liée à la bielle par l'intermédiaire d'une liaison pivotante autour d'un cinquième axe géométrique, ceci dans chaque module. L'effet de levier permet dans cette configuration une réduction de l'amplitude du mouvement transmis et une démultiplication des efforts, ce qui est particulièrement favorable lorsque les contacts n'ont qu'une faible course d'ouverture et de fermeture, comme c'est le cas en particulier pour les ampoules à vide.According to one embodiment, the movable rod is, in each module, linked to the connecting rod by through a pivoting connection around a fifth geometric axis parallel to the first geometric axis. This gives a simple geometric arrangement and advantageous, which ensures a geometric reference to a pole tree located at the height vacuum bulbs, while allowing the connecting rod to work in traction when contact closure. Preferably, the movable rod is linked to the connecting rod by through a pivoting connection around a fifth geometric axis, this in each module. The leverage effect allows in this configuration a reduction of the amplitude of the transmitted movement and a multiplication of the efforts, which is particularly favorable when the contacts have only a short opening and closing, as is the case in particular for vacuum ampoules.
Préférentiellement, la bielle est disposée de manière à être sollicitée en traction lors de la fermeture. La fermeture est la séquence de mouvement ou les efforts transmis par la bielle sont les plus importants. En faisant travailler la bielle en traction dans cette séquence, on limite les déformations de la bielle. Lors de l'ouverture, la bielle est sollicitée en compression mais les efforts sont relativement moins importants, de sorte que les risques de déformation de la bielle hors de son plan par flambage sont écartés.Preferably, the connecting rod is arranged so as to be stressed in tension during the closing. The closure is the movement sequence or the forces transmitted by the connecting rod are the most important. By making the connecting rod work in tension in this sequence, we limits the deformations of the connecting rod. When opening, the connecting rod is stressed in compression but the efforts are relatively less important, so that the risks deformation of the rod out of its plane by buckling are discarded.
Préférentiellement, la bielle comporte une tôle conformée de telle manière que son moment quadratique par rapport à un axe perpendiculaire à un plan contenant le troisième et le quatrième axe, soit élevé. La rigidité de la bielle à la flexion dans un plan contenant les troisième et quatrième axes permet d'éviter tout risque de retard à l'ouverture ou à la fermeture d'une des paires de contacts.Preferably, the connecting rod comprises a sheet shaped so that its moment quadratic with respect to an axis perpendicular to a plane containing the third and the fourth axis, be high. The stiffness of the connecting rod in bending in a plane containing the third and fourth axes makes it possible to avoid any risk of delay in opening or closing of one of the pairs of contacts.
Selon un mode de réalisation préféré, la bielle comporte une tôle comportant deux bras en vé chaque bras en vé comportant une extrémité convergente supportant un palier d'articulation avec une des manivelles de l'arbre des pôles, et une extrémité divergente, les extrémités divergentes des deux bras en vé étant reliées l'une à l'autre par une base supportant des paliers d'articulation avec les leviers des modules de coupure.According to a preferred embodiment, the connecting rod comprises a sheet comprising two arms in vee each vee arm having a converging end supporting a bearing of articulation with one of the cranks of the pole shaft, and a divergent end, the divergent ends of the two vee arms being connected to each other by a base supporting articulation bearings with the levers of the cut-off modules.
Selon un mode de réalisation, les moyens de liaison du levier de transmission à ladite tige comportent un bras isolant. Cette disposition permet d'assurer l'isolation entre les contacts et le mécanisme, qui est accessible aux opérateurs.According to one embodiment, the means of connecting the transmission lever to said rod have an insulating arm. This arrangement ensures insulation between the contacts and the mechanism, which is accessible to operators.
Selon un mode de réalisation, les moyens de liaison du levier de transmission à ladite tige comportent
- un ressort de pression de contact ayant deux extrémités ;
- un premier organe de support d'une première extrémité du ressort, solidaire du levier ;
- un deuxième organe de support d'une deuxième extrémité du ressort, solidaire de la tige ;
- une liaison mécanique entre le premier organe et le levier, assurant la transmission intégrale du mouvement du levier dans le sens de la fermeture et n'assurant pas la transmission du mouvement dans le sens de l'ouverture.
- a contact pressure spring having two ends;
- a first support member for a first end of the spring, integral with the lever;
- a second support member for a second end of the spring, integral with the rod;
- a mechanical connection between the first member and the lever, ensuring the complete transmission of the movement of the lever in the closing direction and not ensuring the transmission of the movement in the opening direction.
Préférentiellement, chaque module de coupure comporte un bâti muni de paliers de support assurant le pivotement du levier de transmission autour du deuxième axe de pivotement. Les modules de coupures peuvent alors être prémontés et essayés en usine, avant leur montage avec le mécanisme et la bielle. Ceci contribue à améliorer la différenciation retardée.Preferably, each cut-off module comprises a frame provided with support bearings ensuring the pivoting of the transmission lever around the second pivot axis. The cut-off modules can then be pre-assembled and tested in the factory, before their mounting with mechanism and connecting rod. This helps improve differentiation delayed.
De préférence, la bielle fait avec les leviers de transmission un angle voisin d'un angle droit, et la tige travaille en translation dans un plan sensiblement parallèle à la bielle. En d'autres termes, le plan géométrique défini par les deuxième et quatrième axes géométriques d'une part et le plan géométrique défini par les troisième et quatrième axes géométriques d'autre part, font entre eux un angle voisin de 90°, alors que la tige est parallèle au plan contenant les troisième et quatrième axes. Preferably, the connecting rod makes with the transmission levers an angle close to an angle straight, and the rod works in translation in a plane substantially parallel to the connecting rod. In in other words, the geometric plane defined by the second and fourth axes on the one hand and the geometric plane defined by the third and fourth axes on the other hand, make an angle of around 90 ° between them, while the rod is parallel to the plane containing the third and fourth axes.
L'invention est particulièrement adaptée à ce que chaque module de coupure comporte une ampoule à vide constituant une enceinte dans laquelle sont situés les contacts séparables. Toutefois, elle est éventuellement adaptable à d'autres principes de coupure, pour autant que la course d'ouverture et de fermeture des contacts soit faible.The invention is particularly suited to the fact that each breaking module includes a vacuum interrupter constituting an enclosure in which the separable contacts are situated. However, it is possibly adaptable to other cutting principles, provided the opening and closing travel of the contacts is small.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue éclatée d'un appareillage de coupure selon un mode de réalisation de l'invention, montrant en particulier un mécanisme d'entraínement et des modules de coupure ;
- la figure 2 représente une vue en coupe de l'appareillage de la figure 1, en position d'ouverture ;
- la figure 3 représente une vue en perspective d'une chaíne cinématique de transmission reliant le mécanisme aux modules de coupure ;
- la figure 4 représente une vue de côté de la chaíne cinématique, en position de fermeture.
- Figure 1 shows an exploded view of a switchgear according to an embodiment of the invention, showing in particular a drive mechanism and cutoff modules;
- 2 shows a sectional view of the apparatus of Figure 1, in the open position;
- Figure 3 shows a perspective view of a kinematic transmission chain connecting the mechanism to the cut-off modules;
- Figure 4 shows a side view of the drive train, in the closed position.
En référence aux figures 1 et 2, un appareillage de coupure tripolaire 10 est composé d'un
mécanisme d'entraínement 12 et de trois modules de coupure identiques 14, 16, 18,
disposés côte à côte d'un même côté d'une cloison 20 les séparant du mécanisme
d'entraínement 12. La cloison 20 est constituée par une tôle comportant trois fenêtres 22,
24, 26 et repose sur une deuxième tôle 28 disposée en équerre et faisant office de socle. La
cloison 20 est au potentiel de la terre et assure la protection électrique des personnes.Referring to Figures 1 and 2, a three-
Le mécanisme d'entraínement 12 peut être de tout type connu comportant un arbre des
pôles. Il peut s'agir par exemple d'un mécanisme du type décrit dans le document EP-A- 0
222 645, muni d'un sous-ensemble d'armement et de fermeture comportant un ressort de
fermeture, et d'un sous-ensemble d'ouverture comportant un ressort d'ouverture.
L'essentiel dans le cadre la présente invention est que le mécanisme comporte un arbre de
sortie, dit encore arbre des pôles. Dans l'exemple de réalisation, le mécanisme 12 est fixé
sur un châssis de support 30 et muni d'un arbre des pôles 32 supporté par des paliers 34
fixés au châssis 30. Le châssis est lui-même fixé à la cloison 20.The
Comme l'illustre la figure 3, l'arbre des pôles 32 comporte deux manivelles doubles 36, 38
qui traversent la paroi du châssis par des lumières et permettent l'articulation entre l'arbre
des pôles 32 et une bielle de transmission 40. La bielle de transmission 40 est constituée
par une pièce plate formant deux bras doubles en vé 42, 44, espacés l'un de l'autre, et reliés
du côté de leur extrémité divergente par une base 46. Chaque bras en vé 42, 44 supporte, à
son extrémité convergente, une paire de pattes 50, 52 munies d'alésages coaxiaux, formant
des paliers. Les manivelles 36, 38 comportent également des alésages coaxiaux formant
paliers, de sorte qu'une liaison pivotante de type charnière est obtenue entre les manivelles
doubles 36, 38 de l'arbre des pôles 32 et la bielle 40 par insertion d'axes 54 dans les
alésages correspondants des manivelles doubles 36, 38 et des pattes doubles 50, 52. La
base 46 supporte trois paires de pattes 60, 62, 64 munies d'alésages coaxiaux, formant
paliers. Ces pattes permettent, par insertion d'axes 66, une liaison type charnière avec trois
leviers doubles 70, 72, 74 appartenant aux trois modules polaires 14, 16, 18 de
l'appareillage, qui traversent les fenêtres 22, 24, 26 de la cloison 20.As illustrated in Figure 3, the
Les trois modules de coupure étant identiques, seul le module 18 sera décrit. Comme
l'illustre la figure 2, le module 18 comporte une ampoule à vide 80 supportée par un bâti
82. Le bâti 82 est fixé à la paroi 20 et au socle 28, de sorte que le châssis 30, les tôles 20,
28 et les bâtis 82 des trois pôles forment ensemble un support 83 pour les autres pièces de
l'appareillage. Deux plages de raccordement 84, 86, fixées au bâti 82, sont destinées à
raccorder électriquement l'ampoule 80 à un jeu de barres (non représenté). On désigne ici
par l'expression générique d'ampoule à vide un sous-ensemble de type connu, comportant
un corps cylindrique 88 formant une enceinte où règne un vide relatif et qui renferme une
paire de contacts séparables 90, 92 reliés aux plages de raccordement 84, 86. Le corps 88
est lui-même divisé en un tronçon isolateur médian 94 en matériau isolant, un premier
tronçon d'extrémité métallique constituant un premier flasque de fermeture 96, et un
deuxième tronçon d'extrémité métallique constituant un deuxième flasque de fermeture 98.
Le contact 92 est fixe et relié au deuxième flasque 98. L'autre contact 90 constitue une
extrémité axiale d'une tige 100 mobile en translation le long de son axe et traversant le
corps 88 de l'ampoule par un orifice du flasque 96. Un soufflet d'étanchéité 102 brasé sur
la tige 100 et sur la paroi interne du premier flasque 96, permet un mouvement axial de
translation de la tige 100 et du contact mobile 90 par rapport au contact fixe 92, tout en
préservant le vide régnant dans l'enceinte. Le raccordement électrique de la tige 100 au jeu
de barres est assuré au moyen d'une liaison électrique flexible 104 dont une extrémité
constitue également la plage de raccordement 84.The three cut-off modules being identical, only the
A l'extérieur de l'enceinte, la tige 100 est reliée au levier double 74, par l'intermédiaire
d'un bras isolant 110. Le bras isolant comporte un corps en matière plastique 112
surmoulant d'une part la tête d'une première tige filetée 114, et d'autre part la tête d'une
deuxième tige filetée 116 située dans le prolongement axial de la première. La première
tige filetée 114 est vissée dans un trou borgne taraudé situé à l'extrémité de la tige 100 de
l'ampoule 80. Sur la deuxième tige filetée 116 est vissé un écrou tubulaire 118 de réglage.
L'écrou 118 supporte à une extrémité une assiette de support 120 pour une extrémité d'un
ressort de pression de contact 122. L'autre extrémité du ressort 122 porte sur une deuxième
assiette 124, qui repose sur un barreau 126. Le barreau comporte un alésage 128 formant
un fourreau de guidage traversé par l'écrou tubulaire 118. Le barreau 126 tourillonne
librement dans des axes latéraux 130 supportés par les bras du levier 74. Le fourreau de
guidage 128 autorise à la fois la translation de l'écrou 118 parallèlement à son axe et sa
libre rotation. L'écrou 118 comporte un épaulement qui vient reposer sur la partie barreau
126 opposée à la deuxième assiette 124. Les deux bras du levier double 74 pivotent autour
d'un axe 132 supporté par le bâti 82. Les trois modules de coupure 14, 16, 18 de
l'appareillage 10 étant disposés côte à côte, les axes de pivotement 132 des leviers 70, 72,
74 sont alignés, et parallèles à l'arbre des pôles 32. Les leviers 70, 72, 74 sont parallèles.Outside the enclosure, the
Ainsi, la chaíne cinématique reliant l'arbre des pôles 32 aux tiges 100 des trois modules de
coupure 14, 16, 18 comporte une bielle unique 40 de liaison entre l'arbre de pôles 32 et les
trois leviers doubles 70, 72, 74 des modules de coupure, et est prolongé dans chaque
module par un isolant 112, dont une extrémité coulisse dans un fourreau 128 tourillonnant
par rapport au levier double 70, 72, 74, et l'autre extrémité est solidaire de la tige 100 de
l'ampoule 80. Cette chaíne cinématique permet de définir cinq axes géométriques de
rotation parallèle : un premier axe géométrique 140 de pivotement de l'arbre des pôles, un
deuxième axe géométrique 142 de pivotement des leviers 70, 72, 74, un troisième axe
géométrique 144 de pivotement de la bielle par rapport aux manivelles de l'arbre des pôles,
un quatrième axe géométrique 146 de pivotement de la bielle par rapport aux leviers, et un
cinquième axe géométrique 148 de pivotement des barreaux 126 par rapport aux leviers 70,
72, 74. Le premier axe 140 et le deuxième axe 142 sont tout deux fixes par rapport au
support 83, les autres axes étant mobile pendant les séquences d'ouverture et de fermeture.Thus, the kinematic chain connecting the
En toute rigueur, le mouvement imprimé à la tige 100 de l'ampoule 80 par ce mécanisme
en l'absence de jeu entre les pièces mobiles ne serait pas parfaitement rectiligne par rapport
au bâti 82. Toutefois, l'angle entre le levier 70, 72, 74 et la tige 100 est toujours très proche
de l'angle droit, et la course de la tige 100 de l'ampoule entre sa position d'ouverture et sa
position de fermeture ne dépasse pas quelques millimètres, ce qui correspond à un angle de
rotation du levier ne dépassant pas quelques degrés, de sorte qu'en l'absence de jeu, le
débattement radial de la tige 100 serait de l'ordre du centième de sa course axiale. Dans le
mode de réalisation décrit, ce débattement est absorbé par les jeux existants entre les divers
éléments de la chaíne cinématique, notamment au niveau des axes 130, 132. Toutefois, si
l'on souhaitait une course plus importante, il serait possible de guider le barreau 126 dans
un oblong du levier 90, 92, 94.Strictly speaking, the movement imparted to the
La chaíne cinématique fonctionne de la manière suivante. Lorsque les contacts sont séparés
et le mécanisme ouvert, la chaíne cinématique se trouve initialement dans la position
représentée sur la figure 2. A la fermeture, le ressort de fermeture du mécanisme 12
entraíne l'arbre des pôles 32 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, sur une course
de plus de 50°. La bielle 40 transmet ce mouvement de manière uniforme aux trois leviers
doubles 70, 72, 74. Dans chacun des modules de coupure, le levier double pivote dans le
sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe 132, entraínant le barreau 126 qui
comprime le ressort 122 par l'intermédiaire de l'assiette 124. L'effort de fermeture est
ensuite transmis par le ressort 122 au contact mobile 90, par l'intermédiaire de l'assiette
120, de l'écrou 118 et du bras isolant 110. La chaíne cinématique se retrouve dans la
position fermée de la figure 4, les contacts étant fermés. The kinematic chain works as follows. When the contacts are separated
and the mechanism open, the kinematic chain is initially in the position
shown in Figure 2. On closing, the closing spring of the
A l'ouverture, le ressort d'ouverture du mécanisme 12 entraíne l'arbre des pôles dans le
sens des aiguilles d'une montre, sur une course de plus de 50°. La bielle 40 transmet ce
mouvement de manière uniforme aux trois leviers doubles 70, 72, 74. Dans chacun des
modules de coupure, le levier double pivote dans le sens contraire des aiguilles d'une
montre autour de l'axe 132 sur la figure 4, entraínant directement le barreau 126, l'écrou
118, le bras isolant 110 et la tige 100 du contact mobile, jusqu'à atteindre la position
ouverte de la figure 2.At the opening, the opening spring of the
La bielle unique 40 possède un moment quadratique élevé par rapport à un axe
perpendiculaire au plan géométrique contenant les axes de pivotement de la bielle par
rapport à l'arbre des pôles et aux leviers doubles. Bien que la structure de la bielle ait été
allégée pour diminuer sa masse, la base 46 préserve la rigidité recherchée. En d'autres
termes, les efforts appliqués à la bielle dans son plan ne sont pas susceptibles d'induire une
flexion notable de la bielle. Par conséquent, la bielle 40 confère à la chaíne cinématique
une grande rigidité, de sorte que même si les efforts à appliquer aux différentes ampoules
sont différents, leur mouvement sera néanmoins simultané. Par construction, l'arbre des
pôles 32 est lui-même très rigide en torsion, de sorte qu'il est possible d'espacer les deux
charnières joignant la bielle 40 à l'arbre des pôles 32 ce qui contribue à renforcer encore la
rigidité de la chaíne cinématique.The single connecting
La bielle est fabriquée par découpe d'une tôle. Les leviers sont également réalisés en tôle.
L'isolation électrique est réalisée dans chaque module de coupure grâce aux bras isolants.
Il est à noter que la partie isolante 112 du bras est conformée en jupe de manière à assurer
une isolation optimale.The connecting rod is produced by cutting a sheet. The levers are also made of sheet metal.
Electrical insulation is carried out in each cut-off module thanks to the insulating arms.
It should be noted that the insulating
Pour modifier l'entraxe des modules polaires, il suffit de changer la bielle et, le cas
échéant, la paroi 20, qui sont des pièces à très faible coût. Chaque bielle spécifique a une
base de longueur différente et surtout des pattes 60, 62, 64 en nombre et emplacements
variables. Par contre, la distance entre les pattes 50, 52 assurant la liaison charnière avec
les manivelles de l'arbre des pôles reste constante. Ainsi, l'arbre des pôles 32 reste
identique quel que soit l'entraxe des modules polaires, ce qui signifie que le mécanisme 12
peut être prémonté en usine et forme une unité fonctionnelle pour l'ensemble de la gamme. To modify the distance between the polar modules, simply change the connecting rod and, if necessary
where appropriate, the
De même, les modules de coupure 14, 16, 18 sont identiques, quel que soit l'entraxe choisi.
Ceci permet de différer le montage de l'appareillage jusqu'à ce que le choix du client soit
arrêté.Likewise, the cut-off
Naturellement, diverses modifications sont possibles. Le nombre de modules n'est pas
limité à trois : l'invention s'applique également à des appareillages dipolaires,
quadripolaires, voire hexapolaires ou octopolaires. Les leviers 70, 72, 74 peuvent être
simples. Le mécanisme d'entraínement peut être de tout type : à ressorts de fermeture et
d'ouverture distincts, pour permettre une séquence fermeture, armement, ouverture,
fermeture, ouverture ; à un seul ressort permettant la fermeture et l'ouverture.Naturally, various modifications are possible. The number of modules is not
limited to three: the invention also applies to dipolar devices,
quadrupole, even hexapolar or octopolar.
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