EP1331658A1 - Appareillage électrique de coupure muni d'une commande motorisée et procédé de commande d'un tel appareillage - Google Patents

Appareillage électrique de coupure muni d'une commande motorisée et procédé de commande d'un tel appareillage Download PDF

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EP1331658A1
EP1331658A1 EP02354180A EP02354180A EP1331658A1 EP 1331658 A1 EP1331658 A1 EP 1331658A1 EP 02354180 A EP02354180 A EP 02354180A EP 02354180 A EP02354180 A EP 02354180A EP 1331658 A1 EP1331658 A1 EP 1331658A1
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EP
European Patent Office
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motor
opening
closing
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armed
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EP02354180A
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German (de)
English (en)
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EP1331658B1 (fr
Inventor
Christophe Grumel
Marc Serpinet
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Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/66—Power reset mechanisms
    • H01H71/70—Power reset mechanisms actuated by electric motor

Definitions

  • the invention relates to an electrical switchgear, for example a circuit breaker, fitted with a motorized control ensuring closing and, if necessary opening and resetting of the circuit breaker mechanism.
  • the module includes a motor driving a screw endless which cooperates with a nut integral with the lever.
  • the engine is of a type alternating current comprising a first winding used for driving the rotor in a first direction and a second winding for the drive in reverse.
  • a switch makes it possible to selectively connect one or other of the windings to a electric source via a first and a second circuit branch each comprising a control push button.
  • the motor and the auger are mounted in a chassis fixed to the circuit breaker box.
  • a guide ensures the screw a low degree of freedom of translation relative to the chassis and the stator of the motor. springs recall the screw to a middle position.
  • the closing push button is actuated and the motor is powered in a first direction of travel so as to quickly drive the joystick to the closed position.
  • the controller passes without stopping by a closing neutral position beyond which the toggle mechanism of the circuit breaker suddenly switches to the closed position.
  • the engine continues movement, without stopping, until the nut reaches the end of the stroke.
  • the screw translates slightly against the stress of the return springs and flips the switch, cutting power to the motor.
  • the opening push button is actuated and the motor is supplied in the second direction of travel to drive the joystick, without stopping to an armed position located slightly beyond the open position.
  • the continued rotation of the motor causes a slight translation of the screw and causes the switch to flip which cuts the power to the motor.
  • a removable module for training motorized with a handle of an electric cut-off device, circuit breaker or contactor.
  • the module includes a motor which drives an endless screw cooperating with an integral drawer of the handle of the electric switch-off device.
  • the drawer moves in translation between two end positions, without intermediate stop.
  • the drawer has a window in which the handle of a control switch is inserted. When the drawer approaches one or other of its end positions, the window sill drives the joystick of the control switch and flips the switch, opening the motor supply circuit. This arrangement makes it possible to control the motor with a single control switch.
  • the closing time from a closing order is conditioned by the distance to travel between the armed position and the neutral position closing, which is a non-modifiable constructive data of the mechanism of the device cutoff.
  • To reduce the closing time it is therefore necessary to provide powerful engines and optimize the kinematic chain of transmission of the movement of motor to the handle of the switching device so as to minimize the energy dissipated during of the closure. Consequently, performance is obtained at the cost of space and of a high cost.
  • the invention therefore aims to remedy the drawbacks of the state of the art, so as to propose an electrical breaking device provided with a control module motorized low power and small footprint to obtain a time of short closure.
  • the handle already covers part of the travel between the armed position and the closing neutral position before the closing order is given, the distance remaining after the closing order is lower and requires less energy.
  • the indexed stop position is closer to the point position death from closing only from armed position.
  • control means comprise a switch auxiliary changing state during the passage of the primary organ through the indexed position Stop.
  • control means include means for detecting the fact that the primary member is in the closed position while the motor is controlled to turn in the closing direction, and to stop the engine in this case.
  • This detection can be done for example by an auxiliary limit switch. If the motor is a stepper motor, detection can be obtained by determining the motor position.
  • the motor is a DC motor powered by a current supply controlled by the control means, and the control means include means for detecting the fact that the intensity of the supply current of the motor remains above a predetermined threshold for a predetermined duration while the motor is powered to turn in the closing direction, and to interrupt motor power in this case.
  • the indexed reversal position is the position army.
  • the motor is a direct current motor supplied by a supply current controlled by the control means, and the control means include means for detecting that the intensity of the motor supply current remains greater than a predetermined threshold for a predetermined period of time while the engine is powered to rotate in an opening direction opposite to the closing direction, and to change the direction of rotation of the motor in this case.
  • the apparatus is then particularly simple and reliable, due to the low number of sensors.
  • the indexed turning position is a intermediate position between the opening neutral position and the armed position, plus close to the opening neutral position than to the armed position. We minimize then the displacement of the primary organ in the opening direction, so the time preceding reclosure.
  • the opening procedure also comprises a step opening before the closing preparation stage and in which the movable contact is brought into the separation position and in which the motor drives the primary member in an opening direction opposite to the closing direction until an indexed turning position.
  • the indexed reversal position is the position army.
  • the mechanism will include addition: a hooking member and a release lock.
  • the attachment member is movable between an hooked position and an off-hook position, and is in position attached when the movable contact member is in the contact position.
  • the lock of triggering is controlled by an actuator, and ensures the locking of the organ hooking in the hooked position, the accumulation spring tending to drive simultaneously the latching member from the hooked position to the off-hook position and the movable contact member from the contact position to the separation position when the lock releases the latching member.
  • the movable contact member is brought into the separation position by controlling the actuator which unlocks the lock to release the latching member.
  • the opening time which becomes independent of the engine power.
  • the time required for an open-close cycle remains long, because the motor must imperatively return the primary member to the cocking position before being able to order closure.
  • the indexed turning position is located between the armed position and an opening neutral position located between the closing dead center and the armed position, the accumulation spring being charged by passing from the closed position to the opening neutral position when the contact mobile is in the contact position and discharging by driving the mobile contact member in the separation position when the primary organ continues its movement in the opening direction past the opening dead center towards the indexed position of turnaround.
  • the response time to an opening order is longer and depends on the power of the engine. However, we then minimize the cycle time opening-closing because the movement of the primary member is minimized.
  • the motor drives the primary member of the intermediate stop position in the closed position.
  • a breaking device 10 in this case a circuit breaker three-phase type with molded case and double cut, has, inside a case 12 made of insulating plastic material, the cover of which has been deliberately omitted from the drawings to simplify the presentation, cut-off bulbs 14 and their mechanism 16.
  • the mechanism is provided with an oscillating operating member 18.
  • This operating member has the general shape of a cylinder sector and is provided with a nozzle radial 20 on which can be fixed alternately at choice, either a crank pin 22 or a toothed sector 24.
  • the crank pin 22 is mounted in the case where the device is intended for a manual use, which will not interest us in the rest of the presentation.
  • the toothed sector 24 makes it possible to connect the operating member to a removable motorized module 26.
  • This module 26 comprises a support frame 28 formed by two flanges fixed to a frame of the mechanism by means of a fork 32 and fixing screws not shown in the figures.
  • the active parts of the cut-off bulb consist of two fixed areas 34, 36 of power connection curved in U, and of a movable contact member bridging 38 shown in the separation position in FIGS. 3 to 5, and in the position of contact in FIG. 2, this last position allowing the closing of the circuit of power and the passage of current between the two fixed ranges 34, 36 via the contact bridge 38.
  • the contact bridge 38 is supported by a rotary elementary bar 40 pivoting about a geometric axis 42 fixed relative to the housing.
  • the elementary bar 40 is connected to a hook 44 of the mechanism by means of a connecting rod assembly a lower rod 46 pivoting around a material and geometric axis 48 fixed by relative to the bar, and an upper connecting rod 50 pivoting about a fixed geometric axis 52 relative to the hook 44, the two connecting rods 46, 50 together forming a toggle joint, articulated by an intermediate pivot 54.
  • the hook 44 is itself pivotally mounted around an axis 56 fixed relative to the housing, supported by the flanges of the mechanism. The end free of the hook 44 cooperates with a notch formed in a pallet 58 pivotally mounted about a fixed axis 60 relative to the chassis of the mechanism.
  • the palette 58 is returned to its hooking position by a return spring not shown and held in this position by a locking lever 62 whose pivoting is controlled by an electromechanical actuator forming part of a trip unit, not shown.
  • the hook 44 forms in its upper part a reset cam 64 cooperating with a roller 66 supported by the operating member 18, the operating member being itself pivotally mounted relative to a fixed geometric axis 68 relative to the chassis of the mechanism and the housing.
  • a tension spring 70 ( Figure 1) is banded between the operating member 18 and the articulation pivot 54 of the crankshaft. To simplify the representation, we have shown in Figures 2 to 5 that the line of action 72 of the spring traction 70. This type of mechanism is well known in itself to those skilled in the art.
  • the ring gear 24 is mounted on the end piece 20 of the operating member 18 and meshes on a threaded segment 74 of a rotary shaft 75 forming a transmission stage irreversible 76 worm gear.
  • the shaft is mounted in bearings 78, 80 of the chassis of the motorized module 26 and keyed to the end of the rotor shaft of a current motor continuous 82, the bearings 78, 80 not allowing any translation of the shaft.
  • the control circuit 83 of the motorized module is visible in FIG. 6.
  • a auxiliary switch 84 or micro-contact makes it possible to identify the passage of the operation 18 by an indexed stop position, located between the open armed position and a closed mechanism neutral position shown in Figure 4.
  • the closing neutral position is the position of the operating member 18 corresponding to an alignment of the direction 72 of the force applied by the spring accumulation 70 on articulation 54, with a plane containing the two pivot axes 52, 54 of the upper rod 50, when the bar 40 is in the separation position shown in Figure 3.
  • the spring 70 becomes motor.
  • the indexed stop position in Figure 4 is located a few degrees from the closing neutral position, between closing neutral position and armed open position shown in Figure 3.
  • Three electrical control lines 86, 88, 90 allow the operator or an automated distribution management center electric to transmit, from a remote control interface or any other means, respectively an opening order, a rearming order, and an order to closing.
  • a switch 92 located in the circuit breaker makes it possible to switch either the order opening, i.e. the rearming order. This switch is activated by moving the hook 44 or of any other element of the mechanism representative of the triggered or not state of the device.
  • the switch 92 is in the position shown in solid lines on the Figure 6 when the hook 44 is hooked to the pallet 58.
  • the switch 92 passes into the position in broken lines when the circuit breaker is tripped, the hook 44 being in the position of FIG. 5.
  • a logic unit 94 receives these signals, as well as a signal representative of the intensity of the supply current of the motor 82, delivered by a sensor current 96, and controls the intensity of the motor supply current 82.
  • the operation of the device is as follows.
  • an electromechanical actuator not shown rotates the locking lever 62, releasing the pallet
  • the hook 44 then pushes the palette 58 and becomes free.
  • the spring 70 of the mechanism discharges by contracting, bringing back the linkage 46, 50 and the hook 44 in the triggered position shown in FIG. 5.
  • the bar 40 pivots around its axis 42 and opens the circuit breaker power circuit.
  • the operating member 24 remains stationary.
  • the auxiliary switch 92 goes into the position shown in dotted lines in FIG. 6 due to the displacement of the hook 44.
  • a rearming sequence takes place, the chronological sequence of which is illustrated by the time diagrams of FIGS. 7a to 7e, bearing on the ordinate respectively: the position of the operating member 18 of the apparatus in FIG. 7a ; the intensity of the motor supply current in FIG. 7b; the state of line 86 for transmitting an opening order in FIG. 7c; the state of the detector 84 passing through the intermediate stop position on line 7d; and the detection by the sensor 96 of a threshold crossing of the intensity of the current in FIG. 7e.
  • the sequence is initiated by a reset command received by the control module on line 88 at time t 0 and displayed in FIG. 7c.
  • Logic unit 94 controls the motor in a reset direction.
  • the counter-electromotive force of the motor being zero at rest, the intensity of the supply current (FIG. 7b) exceeds the detection threshold for a few moments, which is detected by the sensor (FIG. 7e).
  • the logic unit compares the duration of this threshold crossing with a time constant. Because the current draw by the motor is transient and has a duration less than the time constant, the logic unit does not modify the command.
  • the motor continues to be supplied and ensures, from the instant t 1 , the pivoting of the operating member from the position of FIG. 3 to the position of FIG. 4, as shown diagrammatically in FIG. 7a. When the operating member comes into abutment, at time t 2 , the motor is blocked and the supply current increases again to cross the detection threshold.
  • the motor supply is cut off (at time t 3 ) for a short time, before being reversed at time t 4 .
  • the supply of the motor at rest causes a current peak which attenuates when the rotor starts to move, so that the duration of the peak (from t 4 to time t 5 ) is less than the constant time delay and the logic unit does not modify the power supply to the motor.
  • the motor then drives the actuator from the open armed position of Figure 3 to the indexed intermediate position of Figure 4. Arriving in this position at time t 6 , the actuator actuates the auxiliary switch ( Figure 7d) which switches to its on state. This event is detected by the logic unit which stops the motor supply.
  • the engine has almost no inertia and the stop is practically immediate, especially as the accumulation spring tends to bring the operating member to the open armed position.
  • the operating member When stopped in the position of FIG. 4, the operating member is then a few degrees from the neutral point of closing of the mechanism, polarized towards the open position armed by the accumulation spring.
  • the irreversible nature of the transmission stage 76 produced by the ring gear 24 and the worm 74 ensures locking in this position and prevents the accumulation spring from causing a return to the open armed position.
  • the device is then in a ready to close state, awaiting a close order.
  • a closing order on the closing line causes the transition from the state mechanism shown in Figure 4 to that shown in Figure 2, according to the sequence illustrated in the time diagrams of FIGS. 8a to 8e which bear in ordered respectively: the position of the operating member 18 of the apparatus on the Figure 8a; the intensity of the motor supply current in FIG. 8b; line condition 90 for transmitting an opening order in FIG. 8c; the state of the passage detector 84 by the intermediate stop position on line 8d; and detection by the sensor 96 of a exceeding the current intensity threshold in FIG. 8e.
  • a closing order is detected on line 90 (figure 8c) and the logic unit activates the motor (figure 8b).
  • the initial supply of the motor at standstill causes a current peak until time T 1 .
  • This peak is detected ( Figure 8e) but the logic unit does not modify the command because the duration of the peak (T 1 -T 0 ) is less than the time constant.
  • the motor drives the operating member towards the closed position. The engine starts the faster the device is near the closing dead center, so that the force opposed by the storage spring is low.
  • the accumulation spring 70 becomes motor and drives the crankshaft and the bar in an impulsive manner towards the closed position shown in FIG.
  • the operating member 18 continues its movement to the closed position of FIG. 2, where it is blocked by an end-of-travel stop at time T 2 .
  • the motor shaft being blocked, the intensity of the supply current passes above the detection threshold.
  • the logic unit stops the supply at time T 3 .
  • the device is found at rest in the state of FIG. 2.
  • the presence of three separate lines 86, 88, 90 for the transmission of orders opening, arming and closing respectively, is dictated by practice which imposes specific conditions of access to the reset command line 88.
  • the reset command line 88 is used in the case where the circuit breaker has triggered on fault. In such a case, it must be possible for the operator who must intervene on the electrical circuit protected by the circuit breaker to eliminate the fault, to prohibit the reset the circuit breaker for the duration of the intervention, which is done by example by padlocking the command button on line 88.
  • the command described above only requires a switch 92 and a auxiliary switch 84 for detecting the indexed position. It is therefore particularly reliable. However, the operating member 18 covers an unnecessary distance to the position armed in the event that the opening was not caused by a trip of the device. The duration of an opening - closing sequence is therefore not optimized.
  • the logic unit receives, independently of each other, the signals in from the opening command line 186, the command line from rearmament 188 and detection of the triggered state 192.
  • the logic unit receives a signal from an auxiliary switch 198 changing state when the control unit maneuver exceeds an indexed position, shown in Figure 11 and located nearby from an opening dead center.
  • the opening neutral position located between the position closing neutral position and the armed open position, is the position corresponding to a alignment of the storage spring with a plane containing the pivot axes of the upper rod, when the contacts are in the contact position. That is, at the cone of friction ready, the position from which the storage spring becomes a motor to return the bar to the separation position.
  • the indexed position is located between the opening dead center and open armed position, so that when the change status of the auxiliary switch is detected, we are sure that the separation of the contacts has location.
  • the order on the reset line is not processed.
  • an order on the opening command line is treated specifically as described below, using the diagrams in Figure 10.
  • the motor drives the operating member from the closed position to the armed open position, but stops before reaching this position, as soon as the contact position detector detects the opening of the contacts at time t ' 2 , which indicates that the mechanism has exceeded its neutral position d 'opening.
  • the logic unit can then, without waiting for the timing time constant to elapse, reverse the direction of operation of the motor, to bring the operating member to the intermediate stop position at t ' 4 .
  • the engine stops when this position is detected.
  • the device is then in the ready to close state.
  • the detector for passing through neutral opening is replaced by a switch bar position detector.
  • the operation of the device is the same as that described in FIG. 10, the detection of the position of the bar corresponding to the separation of the contacts replacing the signal passing through the opening dead center.
  • the motor is a stepping motor controlled in angular position, if necessary with position detection by a specific sensor 299.
  • the logic unit then controls the positioning of the motor in function of the orders given on the opening command lines 286, of command of resetting 288, closing command 290 and state of detector 292 of state triggered from the device.
  • Motor position control eliminates detector of passage through the closing dead center and, where applicable, the passage detector through the opening neutral, as well as closing and end of travel limit detections arms race.
  • the invention is intended to apply both to single cut devices and to double cut-off devices.
  • the number of poles of the device can be arbitrary.
  • the motor used can be of any type accepting without alterations for a few hundreds of milliseconds locked rotor operation.
  • the end of travel limit is detected closing or opening by passing the intensity of the supply current over it of a given threshold for a time greater than a given time constant.
  • auxiliary switches identical to those used to locate the indexed neutral positions. However, this alternative to the failure to increase the number of auxiliary switches, therefore to decrease the reliability of the device.

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Abstract

Un disjoncteur est muni d'une commande motorisée 26 agissant sur un organe de manoeuvre 18 oscillant entre une position armée et une position de fermeture, en passant par une position de point mort de fermeture. Lorsque l'appareil est ouvert ou réarmé au moyen de la commande motorisée, on ramène l'organe de manoeuvre 18 jusqu'à une position indexée proche de la position de point mort de fermeture, de manière à minimiser le temps de fermeture. Le disjoncteur a également une position de point mort d'ouverture. Pour minimiser la durée du cycle ouverture-fermeture le moteur 82 entraîne l'organe de manoeuvre de la position fermée jusqu'à une position indexée de retournement située entre la position de point mort d'ouverture et la position armée, avant de changer de sens. <IMAGE>

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention est relative à un appareillage électrique de coupure, par exemple un disjoncteur, muni d'une commande motorisée assurant la fermeture et, le cas échéant l'ouverture et le réarmement du mécanisme du disjoncteur.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Dans le document US 3 171 920 est décrit un disjoncteur électrique du type à boítier moulé, muni d'une manette de manoeuvre, et sur lequel est assemblé un module motorisé d'entraínement de la manette. Le module comporte un moteur entraínant une vis sans fin qui coopère avec un écrou solidaire de la manette. Le moteur est d'un type à courant alternatif comportant un premier enroulement servant à l'entraínement du rotor dans un premier sens et un deuxième enroulement servant à l'entraínement en sens inverse. Un commutateur permet de relier sélectivement l'un ou l'autre des enroulements à une source électrique par l'intermédiaire d'une première et d'une deuxième branche de circuit comportant chacune un bouton poussoir de commande. Le moteur et la vis sans fin sont montés dans un châssis fixé au boítier du disjoncteur. Un guidage assure à la vis un faible degré de liberté de translation par rapport au châssis et au stator du moteur. Des ressorts rappellent la vis vers une position médiane. Pour fermer le disjoncteur, à partir d'une position ouverte de la manette, le bouton poussoir de fermeture est actionné et le moteur est alimenté dans un premier sens de marche de manière à entraíner rapidement la manette jusqu'à la position de fermeture. Sur son trajet, la manette passe sans s'arrêter par une position de point mort de fermeture au-delà de laquelle le mécanisme à genouillère du disjoncteur bascule brusquement dans la position fermée. Le moteur poursuit son mouvement, sans arrêt, jusqu'à ce que l'écrou arrive en fin de course. En continuant à tourner, la vis effectue une légère translation contre la sollicitation des ressorts de rappel et fait basculer le commutateur, coupant l'alimentation du moteur. Pour réarmer le disjoncteur, le bouton poussoir d'ouverture est actionné et le moteur est alimenté dans le deuxième sens de marche pour entraíner la manette, sans arrêt jusqu'à une position armée située un peu au-delà de la position ouverte. Lorsque l'écrou atteint une butée de fin de course, la poursuite de la rotation du moteur provoque une légère translation de la vis et provoque le basculement du commutateur qui coupe l'alimentation du moteur. Par ce dispositif complexe, on s'assure d'une part que la manette atteint bien ses positions de fin de course, et d'autre part que l'inertie du moteur puisse être absorbée lors de la translation de la vis. Dans le document US 3.171.920 est présentée une légère variation du principe précédent.
Dans le document EP 0.802.549 est décrit un module amovible pour l'entraínement motorisé d'une manette d'un appareil électrique de coupure, disjoncteur ou contacteur. Le module comporte un moteur qui entraíne une vis sans fin coopérant avec un tiroir solidaire de la manette de l'appareil électrique de coupure. Le tiroir se déplace en translation entre deux positions de fin de course, sans arrêt intermédiaire. Le tiroir comporte une fenêtre dans laquelle est insérée la manette d'un commutateur de commande. Lorsque le tiroir s'approche de l'une ou l'autre de ses positions de fin de course, le rebord de la fenêtre entraíne la manette du commutateur de commande et fait basculer le commutateur, ouvrant le circuit d'alimentation du moteur. Cette disposition permet de commander le moteur avec un seul commutateur de commande.
Dans ces dispositifs, le temps de fermeture à partir d'un ordre de fermeture est conditionné par la distance à parcourir entre la position armée et la position de point mort de fermeture, qui est une donnée constructive non modifiable du mécanisme de l'appareil de coupure. Pour réduire le temps de fermeture, il est donc nécessaire de prévoir des moteurs puissants et d'optimiser la chaíne cinématique de transmission du mouvement du moteur à la manette de l'appareil de coupure de manière à minimiser l'énergie dissipée lors de la fermeture. En conséquence, la performance s'obtient au prix d'un encombrement et d'un coût élevés.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention vise donc remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un appareil électrique de coupure muni d'un module de commande motorisé de faible puissance et de faible encombrement permettant d'obtenir un temps de fermeture court.
Selon l'invention, ces objectifs sont atteints grâce à un appareillage électrique de coupure comportant :
  • une paire d'organes de contact séparables, comportant au moins un organe de contact mobile entre une position de contact et une position de séparation ;
  • un mécanisme d'ouverture et de fermeture de l'appareillage, comportant
    • un organe primaire mobile dans une direction de fermeture d'une position armée à une position de fermeture en passant par une position intermédiaire de point mort de fermeture, l'organe de contact mobile se trouvant en position de séparation lorsque l'organe primaire se trouve en position armée,
    • un ressort d'accumulation d'énergie disposé de telle manière que l'organe primaire charge le ressort d'accumulation en passant de la position armée à la position de point mort de fermeture, et que le ressort d'accumulation se décharge en entraínant l'organe de contact mobile dans la position de contact lorsque l'organe primaire dépasse le point mort de fermeture dans la direction de fermeture;
  • un moteur électrique commandé par des moyens de commande ;
  • une transmission cinématique irréversible entre le moteur électrique et l'organe primaire, telle que le moteur électrique peut entraíner l'organe primaire mais que l'organe primaire ne peut pas entraíner le moteur électrique, le moteur tournant dans un sens de fermeture pour entraíner l'organe primaire dans la direction de fermeture;
caractérisé en ce que les moyens de commande comportent des moyens pour détecter le passage de l'organe primaire par une position indexée d'arrêt intermédiaire entre la position armée et la position de point mort de fermeture et pour arrêter le moteur lorsque le moteur entraíne l'organe primaire dans la direction de fermeture et que l'organe primaire arrive dans la position indexée d'arrêt.
Du fait que la poignée couvre déjà une partie de la course entre la position armée et la position de point mort de fermeture avant que l'ordre de fermeture soit donné, la distance restant à parcourir après l'ordre de fermeture est plus faible et nécessite moins d'énergie.
Préférentiellement, la position indexée d'arrêt est plus proche de la position de point mort de fermeture que de la position armée.
Selon un mode de réalisation, les moyens de commande comportent un interrupteur auxiliaire changeant d'état lors du passage de l'organe primaire par la position indexée d'arrêt.
Avantageusement, les moyens de commande comportent des moyens pour détecter le fait que l'organe primaire est en position de fermeture alors que le moteur est commandé pour tourner dans le sens de fermeture, et pour arrêter le moteur dans ce cas. Cette détection peut être faite par exemple par un micro-contact auxiliaire de fin de course. Si le moteur est un moteur pas à pas, la détection peut être obtenue par la détermination de la position du moteur. Selon une autre variante, particulièrement simple, fiable et peu encombrante, le moteur est un moteur à courant continu alimenté par un courant d'alimentation commandé par les moyens de commande, et les moyens de commande comportent des moyens pour détecter le fait que l'intensité du courant d'alimentation du moteur reste supérieure à un seuil prédéterminé pendant une durée prédéterminée alors que le moteur est alimenté pour tourner dans le sens de fermeture, et pour interrompre l'alimentation du moteur dans ce cas.
Il est également nécessaire de prévoir la commande de l'ouverture du disjoncteur dans la phase précédant la préparation à la fermeture. Ainsi :
  • l'organe primaire est mobile dans une direction d'ouverture inverse de la direction de fermeture, de la position de fermeture à la position d'armement, en passant par une position intermédiaire de point mort d'ouverture, le ressort d'accumulation se chargeant en passant de la position fermée à la position de point mort d'ouverture lorsque le contact mobile est en position de contact et se déchargeant en entraínant l'organe de contact mobile dans la position de séparation lorsque l'organe primaire poursuit son mouvement dans la direction d'ouverture en dépassant la position de point mort d'ouverture;
  • le moteur est mobile dans un sens d'ouverture inverse au sens de fermeture, pour entraíner l'organe primaire dans la direction d'ouverture;
  • les moyens de commande comportent des moyens pour détecter le fait que l'organe primaire, entraíné par le moteur dans la direction d'ouverture, passe par une position indexée de retournement et pour inverser le sens de rotation du moteur dans ce cas.
Selon un mode de réalisation, la position indexée de retournement est la position armée. le moteur est un moteur à courant continu alimenté par un courant d'alimentation commandé par les moyens de commande, et les moyens de commande comportent des moyens pour détecter le fait que l'intensité du courant d'alimentation du moteur reste supérieure à un seuil prédéterminé pendant une durée prédéterminée alors que le moteur est alimenté pour tourner dans un sens d'ouverture inverse au sens de fermeture, et pour changer le sens de rotation du moteur dans ce cas. L'appareillage est alors particulièrement simple et fiable, du fait du faible nombre de capteurs.
Selon un autre mode de réalisation, la position indexée de retournement est une position intermédiaire entre la position de point mort d'ouverture et la position armée, plus proche de la position de point mort d'ouverture que de la position armée. On minimise alors le déplacement de l'organe primaire dans la direction d'ouverture, donc le temps précédant la refermeture.
Un autre aspect de l'invention concerne un procédé pour commander un appareillage électrique comportant
  • une paire d'organes de contact séparables, comportant au moins un organe de contact mobile entre une position de contact et une position de séparation ;
  • un mécanisme d'ouverture et de fermeture de l'appareillage, comportant
    • un organe primaire mobile dans une direction de fermeture d'une position armée à une position de fermeture en passant par une position intermédiaire de point mort de fermeture, l'organe de contact mobile se trouvant en position de séparation lorsque l'organe primaire se trouve en position armée,
    • un ressort d'accumulation d'énergie disposé de telle manière que l'organe primaire charge le ressort d'accumulation en passant de la position armée à la position de point mort de fermeture, et que le ressort d'accumulation se décharge en entraínant l'organe de contact mobile dans la position de contact lorsque l'organe primaire dépasse le point mort de fermeture dans la direction de fermeture;
    • un moteur électrique commandé par des moyens de commande, le moteur tournant dans un sens de fermeture pour entraíner l'organe primaire dans la direction de fermeture;
    procédé qui comporte une procédure d'ouverture de l'appareillage comprenant : une étape de préparation à la fermeture, dans laquelle le moteur entraíne l'organe primaire dans la direction de fermeture jusqu'à une position indexée d'arrêt intermédiaire située entre la position armée et la position de point mort de fermeture, et s'arrête dans la position d'arrêt intermédiaire.
Avantageusement, la procédure d'ouverture comprend en outre une étape d'ouverture précédant l'étape de préparation à la fermeture et dans laquelle l'organe de contact mobile est amené en position de séparation et dans laquelle le moteur entraíne l'organe primaire dans une direction d'ouverture inverse à la direction de fermeture jusqu'à une position indexée de retournement..
Selon un mode de réalisation, la position indexée de retournement est la position armée.
Pour minimiser la durée d'ouverture, on prévoit que le mécanisme comporte en outre : un organe d'accrochage et un verrou de déclenchement. L'organe d'accrochage est mobile entre une position accrochée et une position décrochée, et se trouve en position accrochée lorsque l'organe de contact mobile se trouve en position de contact. Le verrou de déclenchement est commandé par un actionneur, et assure le verrouillage de l'organe d'accrochage en position accrochée, le ressort d'accumulation tendant à entraíner simultanément l'organe d'accrochage de la position accrochée à la position décrochée et l'organe de contact mobile de la position de contact à la position de séparation lorsque le verrou libère l'organe d'accrochage. Avec un tel mécanisme, on prévoit que dans l'étape d'ouverture, l'organe de contact mobile est amené en position de séparation en commandant l'actionneur qui déverrouille le verrou pour libérer l'organe d'accrochage. On minimise alors la durée d'ouverture, qui devient indépendante de la puissance du moteur. Toutefois, le temps nécessaire pour un cycle ouverture-fermeture reste long, car le moteur doit impérativement ramener l'organe primaire en position d'armement avant de pouvoir ordonner la fermeture.
Selon un autre mode de réalisation la position indexée de retournement est située entre la position armée et une position de point mort d'ouverture située entre la position de point mort de fermeture et la position armée, le ressort d'accumulation se chargeant en passant de la position fermée à la position de point mort d'ouverture lorsque le contact mobile est en position de contact et se déchargeant en entraínant l'organe de contact mobile dans la position de séparation lorsque l'organe primaire poursuit son mouvement dans la direction d'ouverture en dépassant le point mort d'ouverture vers la position indexée de retournement. Dans ce cas, le temps de réponse à un ordre d'ouverture est plus important et dépend de la puissance du moteur. Toutefois, on minimise alors la durée du cycle ouverture-fermeture car on minimise le déplacement de l'organe primaire.
Préférentiellement, on prévoit qu'en réponse à un ordre de fermeture consécutif à l'ordre d'ouverture, le moteur entraíne l'organe primaire de la position d'arrêt intermédiaire à la position fermée.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemples non limitatif, et représentés aux dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 représente une vue éclatée des éléments d'un appareil électrique de coupure selon l'invention;
  • la figure 2 représente une vue en coupe de l'appareil de la figure 1, dans une position fermée de l'appareil;
  • la figure 3 représente une vue similaire à celle de la figure 2, dans une position ouverte, armée;
  • la figure 4 représente une vue similaire à celle de la figure 2, dans une position indexée dite "prêt à fermer", intermédiaire entre la position ouverte, armée de la figure 2 et un point mort de fermeture du mécanisme de l'appareil;
  • la figure 5 représente une vue similaire à celle de la figure 2, dans une position déclenchée de l'appareil;
  • la figure 6 représente un circuit de commande du moteur;
  • les figures 7a à 7e représentent différents diagrammes temporels de commande du moteur, lors d'une phase d'ouverture et de réarmement;
  • les figures 8a à 8e représentent différents diagrammes temporels de commande du moteur, lors d'une phase de fermeture;
  • la figure 9 représente un circuit de commande du moteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention;
  • les figure 10a à 10e représentent différents diagrammes temporels de commande du moteur, lors d'une phase d'ouverture et de réarmement selon le deuxième mode de réalisation;
  • la figure 11 représente une vue similaire à celle de la figure 2, dans une position indexée de retournement de l'appareil selon le deuxième mode de réalisation;
  • la figure 12 représente un circuit de commande du moteur selon un troisième mode de réalisation de l'invention;
  • la figure 13 représente un circuit de commande du moteur selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
En référence à la figure 1, un appareil de coupure 10, en l'espèce un disjoncteur triphasé du type à boítier moulé et à double coupure, comporte, à l'intérieur d'un boítier 12 en matière plastique isolante dont le couvercle a été volontairement omis sur les dessins pour simplifier la présentation, des ampoules de coupure 14 et leur mécanisme d'entraínement 16. Le mécanisme est muni d'un organe de manoeuvre oscillant 18. Cet organe de manoeuvre a une forme générale de secteur de cylindre et est pourvu d'un embout radial 20 sur lequel peuvent être fixé alternativement au choix, soit un maneton 22, soit un secteur denté 24. Le maneton 22 est monté dans le cas ou l'appareil est destiné à une utilisation manuelle, qui ne nous intéressera pas dans la suite de l'exposé. Le secteur denté 24 permet quant à lui de relier l'organe de manoeuvre à un module motorisé amovible 26. Ce module 26 comporte un châssis 28 de support formé par deux flasques fixé à un châssis du mécanisme par l'intermédiaire d'une fourche 32 et de vis de fixation non représentées sur les figures.
On distingue sur la figure 2 en coupe les parties mobiles du disjoncteur, de son mécanisme d'entraínement 16 ainsi que du module motorisé 26. Le boítier 12 a volontairement été omis pour simplifier la représentation.
Les parties actives de l'ampoule de coupure sont constituées par deux plages fixes 34, 36 de raccordement de puissance recourbées en U, et d'un organe de contact mobile pontant 38 représenté en position de séparation sur les figures 3 à 5, et en position de contact sur la figure 2, cette dernière position permettant la fermeture du circuit de puissance et le passage du courant entre les deux plages fixes 34, 36 par l'intermédiaire du pont de contact 38. Le pont de contact 38 est supporté par un barreau élémentaire rotatif 40 pivotant autour d'un axe géométrique 42 fixe par rapport au boítier. Le barreau élémentaire 40 est relié à un crochet 44 du mécanisme par l'intermédiaire d'un embiellage constitué d'une bielle inférieure 46 pivotant autour d'un axe matériel et géométrique 48 fixe par rapport au barreau, et d'une bielle supérieure 50 pivotant autour d'un axe géométrique fixe 52 par rapport au crochet 44, les deux bielles 46, 50 formant ensemble une genouillère, articulée par un pivot intermédiaire 54. Le crochet 44 est lui-même monté pivotant autour d'un axe 56 fixe par rapport au boítier, supporté par les flasques du mécanisme. L'extrémité libre du crochet 44 coopère avec une encoche pratiquée dans une palette d'accrochage 58 montée pivotante autour d'un axe fixe 60 par rapport au châssis du mécanisme. La palette 58 est rappelée dans sa position d'accrochage par un ressort de rappel non représenté et maintenu dans cette position par un levier de verrouillage 62 dont le pivotement est commandé par un actionneur électromécanique faisant partie constitutive d'un déclencheur, non représenté. Le crochet 44 forme dans sa partie supérieure une came de réarmement 64 coopérant avec un galet 66 supporté par l'organe de manoeuvre 18, l'organe de manoeuvre étant lui-même monté pivotant par rapport à un axe géométrique fixe 68 par rapport au châssis du mécanisme et au boítier. Un ressort de traction 70 (figure 1) est bandé entre l'organe de manoeuvre 18 et le pivot d'articulation 54 de l'embiellage. Pour simplifier la représentation, on n'a fait figurer sur les figures 2 à 5 que la ligne d'action 72 du ressort de traction 70. Ce type de mécanisme est bien connu en soi de l'homme du métier.
La couronne dentée 24 est montée sur l'embout 20 de l'organe de manoeuvre 18 et engrène sur un segment fileté 74 d'un arbre rotatif 75 formant un étage de transmission irréversible 76 à vis sans fin. L'arbre est monté dans des paliers 78, 80 du châssis du module motorisé 26 et claveté à l'extrémité de l'arbre du rotor d'un moteur à courant continu 82, les paliers 78, 80 n'autorisant aucune translation de l'arbre.
Le circuit de commande 83 du module motorisé est visible sur la figure 6. Un interrupteur auxiliaire 84 ou micro-contact permet de repérer le passage de l'organe de manoeuvre 18 par une position indexée d'arrêt, située entre la position ouverte armée et une position de point mort de fermeture du mécanisme et représentée sur la figure 4. Pour mémoire, la position de point mort de fermeture est la position de l'organe de manoeuvre 18 correspondant à un alignement de la direction 72 de la force appliquée par le ressort d'accumulation 70 sur l'articulation 54, avec un plan contenant les deux axes de pivotement 52, 54 de la bielle supérieure 50, lorsque le barreau 40 est dans la position de séparation représentée sur la figure 3. Lorsque l'organe de manoeuvre 18 dépasse le point mort de fermeture vers la position fermée et sort du secteur angulaire de frottement, le ressort 70 devient moteur. La position indexée d'arrêt de la figure 4 est située à quelques degrés de la position de point mort de fermeture, entre la position de point mort de fermeture et la position ouverte armée représentée sur la figure 3. Trois lignes électriques de commande 86, 88, 90 permettent à l'opérateur ou à un centre de gestion automatisé de la distribution électrique de transmettre, à partir d'une interface de commande située à distance ou tout autre moyen, respectivement un ordre d'ouverture, un ordre de réarmement, et un ordre de fermeture. Un commutateur 92 situé dans le disjoncteur permet d'aiguiller soit l'ordre d'ouverture, soit l'ordre de réarmement. Ce commutateur est activé par le déplacement du crochet 44 ou de tout autre élément du mécanisme représentatif de l'état déclenché ou non de l'appareil. Le commutateur 92 se trouve dans la position représentée en trait plein sur la figure 6 lorsque le crochet 44 est accroché à la palette 58. Le commutateur 92 passe dans la position en traits interrompus lorsque le disjoncteur est déclenché, le crochet 44 étant dans la position de la figure 5. Une unité logique 94 reçoit ces signaux, ainsi qu'un signal représentatif de l'intensité du courant d'alimentation du moteur 82, délivré par un capteur de courant 96, et pilote l'intensité du courant d'alimentation du moteur 82.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant.
On supposera dans un premier temps que le dispositif se trouve dans la position fermée représentée sur la figure 2. Le circuit principal du disjoncteur est alors fermé, le pont de contact 38 assurant le passage du courant entre les plages de raccordement 34 et 36. Le crochet 44 est en prise dans une encoche de la palette 58, elle-même bloquée par le levier de verrouillage 62.
On s'intéressera tout d'abord à un cycle comportant une ouverture sur défaut électrique, un réarmement puis un ordre de fermeture de l'appareil.
Lorsqu'un défaut électrique, courant de court-circuit, manque de tension, etc... est déterminé par le déclencheur de l'appareil, un actionneur électromécanique non représenté fait pivoter le levier de verrouillage 62, libérant la palette Le crochet 44 repousse alors la palette 58 et se libère. Le ressort 70 du mécanisme se décharge en se contractant, ramenant l'embiellage 46, 50 et le crochet 44 dans la position déclenchée représentée sur la figure 5. Le barreau 40 pivote autour de son axe 42 et ouvre le circuit de puissance du disjoncteur. L'organe de manoeuvre 24 reste immobile. Le commutateur auxiliaire 92 passe dans la position représentée en pointillée sur la figure 6 du fait du déplacement du crochet 44.
A partir de cette position se déroule une séquence de réarmement, dont le déroulement chronologique est illustré par les diagrammes temporels des figures 7a à 7e, portant en ordonnée respectivement : la position de l'organe de manoeuvre 18 de l'appareil sur la figure 7a ; l'intensité du courant d'alimentation du moteur sur la figure 7b ; l'état de la ligne 86 de transmission d'un ordre d'ouverture sur la figure 7c ; l'état du détecteur 84 de passage par la position intermédiaire d'arrêt sur la ligne 7d ; et la détection par le capteur 96 d'un dépassement de seuil de l'intensité du courant sur la figure 7e. La séquence est initiée par un ordre de réarmement reçu par le module de commande sur la ligne 88 à l'instant t0 et visualisé sur la figure 7c. L'unité logique 94 pilote le moteur dans un sens de réarmement. La force contre-électromotrice du moteur étant nulle au repos, l'intensité du courant d'alimentation (figure 7b) dépasse le seuil de détection pendant quelques instants, ce qui est détecté par le capteur (figure 7e). Toutefois, l'unité logique compare la durée de ce dépassement de seuil à une constante de temporisation. Du fait que l'appel de courant par le moteur est transitoire et a une durée inférieure à la constante de temporisation, l'unité logique ne modifie pas la commande. Le moteur continue d'être alimenté et assure, à partir de l'instant t1, le pivotement de l'organe de manoeuvre de la position de la figure 3 à la position de la figure 4, comme représenté schématiquement sur la figure 7a. Lorsque l'organe de manoeuvre arrive en butée, à l'instant t2, le moteur est bloqué et le courant d'alimentation augmente de nouveau pour franchir le seuil de détection. Dès que la durée de détection dépasse la constante de temporisation, l'alimentation du moteur est coupée (à l'instant t3) pendant un court instant, avant d'être inversée à l'instant t4. De nouveau, l'alimentation du moteur au repos provoque un pic de courant qui s'atténue lorsque le rotor se met en mouvement, de sorte que la durée du pic (de t4 à l'instant t5) est inférieure à la constante de temporisation et que l'unité logique ne modifie pas l'alimentation du moteur. Le moteur entraíne alors l'organe de manoeuvre de la position ouverte armée de la figure 3 à la position intermédiaire indexée de la figure 4. En arrivant dans cette position à l'instant t6, l'organe de manoeuvre actionne l'interrupteur auxiliaire (figure 7d) qui bascule dans son état passant. Cet événement est détecté par l'unité logique qui arrête l'alimentation du moteur. Le moteur n'a quasiment aucune inertie et l'arrêt est pratiquement immédiat, d'autant que le ressort d'accumulation tend à ramener l'organe de manoeuvre vers la position ouverte armée. A l'arrêt dans la position de la figure 4, l'organe de manoeuvre se trouve alors à quelques degrés du point mort de fermeture du mécanisme, polarisé vers la position ouverte armée par le ressort d'accumulation. Le caractère irréversible de l'étage de transmission 76 réalisé par la couronne dentée 24 et la vis sans fin 74 assure le blocage dans cette position et empêche le ressort d'accumulation de provoquer un retour vers la position ouverte armée. L'appareil est alors dans un état prêt à fermer, en attente d'un ordre de fermeture.
A partir de cette position, un ordre de fermeture sur la ligne de fermeture provoque le passage du mécanisme de l'état représenté sur la figure 4 à celui représenté sur la figure 2, suivant la séquence illustrée sur les schémas temporels des figures 8a à 8e qui portent en ordonnée respectivement : la position de l'organe de manoeuvre 18 de l'appareil sur la figure 8a ; l'intensité du courant d'alimentation du moteur sur la figure 8b ; l'état de la ligne 90 de transmission d'un ordre d'ouverture sur la figure 8c ; l'état du détecteur 84 de passage par la position intermédiaire d'arrêt sur la ligne 8d ; et la détection par le capteur 96 d'un dépassement de seuil de l'intensité du courant sur la figure 8e.
A l'instant T0, un ordre de fermeture est détecté sur la ligne 90 (figure 8c) et l'unité logique active le moteur (figure 8b). L'alimentation initiale du moteur à l'arrêt provoque un pic de courant jusqu'à l'instant T1. Ce pic est détecté (figure 8e) mais l'unité logique ne modifie pas la commande car la durée du pic (T1-T0) est inférieure à la constante de temporisation. Le moteur entraíne l'organe de manoeuvre vers la position fermée. Le démarrage du moteur est d'autant plus rapide que l'appareil se trouve à proximité du point mort de fermeture, de sorte que la force opposée par le ressort d'accumulation est faible. Dès que l'organe de manoeuvre 18 franchit le point mort de fermeture et sort du secteur angulaire de frottement, le ressort d'accumulation 70 devient moteur et entraíne l'embiellage et le barreau de manière impulsionnelle vers la position fermée représentée sur la figure 2, indépendamment de la progression de l'organe de manoeuvre 18. L'organe de manoeuvre 18 poursuit son mouvement jusqu'à la position fermée de la figure 2, où il est bloqué par une butée de fin de course à l'instant T2. L'arbre du moteur se retrouvant bloqué, l'intensité du courant d'alimentation passe au-dessus du seuil de détection. Après un temps correspondant à la constante de temporisation, l'unité logique arrête l'alimentation à l'instant T3. Le dispositif se retrouve au repos dans l'état de la figure 2.
Nous décrirons maintenant un cycle d'ouverture sur ordre d'ouverture et de fermeture du disjoncteur. L'appareil se trouvant initialement dans la position fermée de la figure 2, un ordre d'ouverture est transmis sur la ligne 86. Cette ligne est passante car le commutateur auxiliaire 92 est dans la position représentée en traits pleins sur la figure 6. Du point de vue de la commande, cet ordre est traité comme l'ordre de réarmement. L'unité logique déroule le cycle complet ramenant l'organe de manoeuvre à la position ouverte armée, puis à la position indexée proche du point mort de fermeture. Lorsqu'un ordre de fermeture est donné, le dispositif répond comme dans le cas précédent.
La présence de trois lignes distinctes 86, 88, 90 pour la transmission des ordres d'ouverture, d'armement et de fermeture respectivement, est dictée par la pratique qui impose des conditions spécifiques d'accès à la ligne de commande de réarmement 88. En effet, la ligne de commande de réarmement 88 est utilisé dans le cas où le disjoncteur a déclenché sur défaut. Dans un tel cas, il doit être possible à l'opérateur qui doit intervenir sur le circuit électrique protégé par le disjoncteur pour éliminer le défaut, d'interdire au préalable le réarmement du disjoncteur pendant la durée de l'intervention, ce qui est fait par exemple en cadenassant le bouton de commande de la ligne 88.
La commande décrite ci-dessus ne nécessite qu'un commutateur 92 et un interrupteur auxiliaire 84 pour détecter la position indexée. Elle est donc particulièrement fiable. Toutefois, l'organe de manoeuvre 18 couvre une distance inutile jusqu'à la position armée dans le cas où l'ouverture n'a pas été provoquée par un déclenchement de l'appareil. La durée d'une séquence ouverture - fermeture n'est donc pas optimisée.
Selon une variante décrite sur les figures 9 à 11, on propose de minimiser la course de l'organe de manoeuvre 18 dans la séquence ouverture - fermeture.
Pour cela, l'unité logique reçoit, indépendamment les uns des autres, les signaux en provenance de la ligne de commande d'ouverture 186, de la ligne de commande de réarmement 188 et d'une détection de l'état déclenché 192. De plus l'unité logique reçoit un signal en provenance d'un interrupteur auxiliaire 198 changeant d'état lorsque l'organe de manoeuvre dépasse une position indexée, représentée sur la figure 11 et située à proximité d'un point mort d'ouverture. La position de point mort d'ouverture, située entre la position de point mort de fermeture et la position ouverte armée, est la position correspondant à un alignement du ressort d'accumulation avec un plan contenant les axes de pivotement de la bielle supérieure, lorsque les contacts sont en position de contact. C'est, au cône de frottement prêt, la position à partir de laquelle le ressort d'accumulation devient moteur pour ramener le barreau en position de séparation. La position indexée est située entre le point mort d'ouverture et la position ouverte armée, de sorte que lorsque le changement d'état de l'interrupteur auxiliaire est détecté, on est sûr que la séparation des contacts a eu lieu.
Lorsque l'état déclenché est détecté, l'information de la ligne de commande d'ouverture n'est pas traitée. L'ordre sur la ligne de réarmement est traité comme dans le premier mode de réalisation suivant le schéma de la figure 7.
Lorsque l'état non déclenché est détecté, l'ordre sur la ligne de réarmement n'est pas traité. Dans ce cas, un ordre sur la ligne de commande d'ouverture est traité de manière spécifique comme décrit ci-après, à l'aide des diagrammes de la figure 10. Le moteur entraíne l'organe de manoeuvre de la position fermée vers la position ouverte armée, mais s'arrête avant d'atteindre cette position, dès que le détecteur de position des contacts détecte l'ouverture des contacts à l'instant t'2, qui traduit le fait que le mécanisme a dépassé son point mort d'ouverture. L'unité logique peut alors, sans attendre l'écoulement d'une constante de temps de temporisation, inverser le sens de marche du moteur, pour ramener l'organe de manoeuvre dans la position intermédiaire d'arrêt en t'4. Le moteur s'arrête lorsque cette position est détectée. L'appareil se trouve alors dans l'état prêt à fermer.
Selon une autre variante non représentée, le détecteur de passage par le point mort d'ouverture est remplacé par un détecteur de la position du barreau de commutation. Le fonctionnement du dispositif est le même que celui de décrit sur la figure 10, la détection de la position du barreau correspondant à la séparation des contacts remplaçant le signal de passage par le point mort d'ouverture.
Selon une autre variante illustrée sur la figure 12, le moteur est un moteur pas à pas commandé en position angulaire, le cas échéant avec une détection de position par un capteur spécifique 299. L'unité logique commande alors le positionnement du moteur en fonction des ordres donnés sur les lignes commande d'ouverture 286, de commande de réarmement 288, de commande de fermeture 290 et de l'état du détecteur 292 de l'état déclenché de l'appareil. La commande en position du moteur permet d'éliminer le détecteur de passage par le point mort de fermeture et, le cas échéant, le détecteur de passage par le point mort d'ouverture, ainsi que les détections de fin de course de fermeture et de fin de course d'armement.
Il serait naturellement également envisageable de ne pas laisser l'organe de manoeuvre dans la position de la figure 2 lorsque l'appareil est fermé, mais de ramener la poignée à proximité du point mort d'ouverture, entre le point mort d'ouverture et la position fermée. Ceci aurait l'avantage d'accélérer les phases d'ouverture et de réarmement. Toutefois, une telle disposition aurait l'inconvénient majeur d'affecter la pression de contact du pont de contact. Pour accélérer l'ouverture sur ordre d'ouverture, on préfère donc, suivant une variante du premier mode de réalisation illustrée sur la figure 13, transmettre l'ordre d'ouverture directement à l'unité logique qui actionne alors un actionneur 57 faisant pivoter le levier de verrouillage 62 pour libérer la palette 58 et assurer le déclenchement du mécanisme. On obtient alors des temps d'ouverture de l'ordre de 20ms. Simultanément, on lance le moteur 82 suivant la séquence de réarmement décrite dans le premier mode de réalisation.
Naturellement, diverses autres modifications sont possibles.
L'invention a vocation à s'appliquer aussi bien à des appareils à simple coupure qu'à des appareils à double coupure. Le nombre de pôles de l'appareil peut être quelconque.
Le moteur utilisé peut être de tout type acceptant sans altérations pendant quelques centaines de millisecondes un fonctionnement à rotor bloqué.
Dans les exemples de réalisation précédents, on détecte la fin de course de fermeture ou d'ouverture par le passage de l'intensité du courant d'alimentation au-dessus d'un seuil donné pendant un temps supérieur à une constante de temps donnée. On peut également envisager de détecter les fins de course par des interrupteurs auxiliaires identiques à ceux utilisés pour repérer les positions indexées de point mort. Toutefois, cette alternative a le défaut d'accroítre le nombre d'interrupteurs auxiliaires, donc de diminuer la fiabilité du dispositif.

Claims (15)

  1. Appareillage électrique de coupure comportant
    une paire d'organes de contact séparables, comportant au moins un organe de contact mobile (38) entre une position de contact et une position de séparation ;
    un mécanisme (16) d'ouverture et de fermeture de l'appareillage, comportant
    un organe primaire (18) mobile dans une direction de fermeture d'une position armée à une position de fermeture en passant par une position intermédiaire de point mort de fermeture, l'organe de contact mobile (38) se trouvant en position de séparation lorsque l'organe primaire se trouve en position armée,
    un ressort d'accumulation d'énergie (70) disposé de telle manière que l'organe primaire (18) charge le ressort d'accumulation (70) en passant de la position armée à la position de point mort de fermeture, et que le ressort d'accumulation (70) se décharge en entraínant l'organe de contact mobile (38) dans la position de contact lorsque l'organe primaire (18) dépasse le point mort de fermeture dans la direction de fermeture;
    un moteur électrique (82) commandé par des moyens de commande (94);
    une transmission cinématique irréversible (76) entre le moteur électrique (82) et l'organe primaire (18), telle que le moteur électrique (82) peut entraíner l'organe primaire (18) mais que l'organe primaire (18) ne peut pas entraíner le moteur électrique (82), le moteur (82) tournant dans un sens de fermeture pour entraíner l'organe primaire (18) dans la direction de fermeture;
    caractérisé en ce que les moyens de commande (94) comportent des moyens (84, 184, 284, 299) pour détecter le passage de l'organe primaire par une position indexée d'arrêt intermédiaire entre la position armée et la position de point mort de fermeture et pour arrêter le moteur lorsque le moteur (82) entraíne l'organe primaire (18) dans la direction de fermeture et que l'organe primaire (18) arrive dans la position indexée d'arrêt.
  2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position indexée d'arrêt est plus proche de la position de point mort de fermeture que de la position armée.
  3. Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent un interrupteur auxiliaire (84) changeant d'état lors du passage de l'organe primaire (18) par la position indexée d'arrêt.
  4. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent des moyens pour détecter le fait que l'organe primaire est en position de fermeture alors que le moteur est commandé pour tourner dans le sens de fermeture, et pour arrêter le moteur dans ce cas.
  5. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que
    le moteur est un moteur à courant continu alimenté par un courant d'alimentation commandé par les moyens de commande,
    les moyens de commande comportent des moyens pour détecter le fait que l'intensité du courant d'alimentation du moteur reste supérieure à un seuil prédéterminé pendant une durée prédéterminée alors que le moteur est alimenté pour tourner dans le sens de fermeture, et pour interrompre l'alimentation du moteur dans ce cas.
  6. Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
    l'organe primaire (18) est mobile dans une direction d'ouverture inverse de la direction de fermeture, de la position de fermeture à la position d'armement, en passant par une position intermédiaire de point mort d'ouverture, le ressort d'accumulation (70) se chargeant en passant de la position fermée à la position de point mort d'ouverture lorsque le contact mobile est en position de contact et se déchargeant en entraínant l'organe de contact mobile dans la position de séparation lorsque l'organe primaire poursuit son mouvement dans la direction d'ouverture en dépassant la position de point mort d'ouverture;
    le moteur est mobile dans un sens d'ouverture inverse au sens de fermeture, pour entraíner l'organe primaire dans la direction d'ouverture;
    les moyens de commande comportent des moyens (198) pour détecter le fait que l'organe primaire (18), entraíné par le moteur (82) dans la direction d'ouverture, passe par une position indexée de retournement et pour inverser le sens de rotation du moteur dans ce cas.
  7. Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la position indexée de retournement est la position armée.
  8. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que:
    le moteur est un moteur à courant continu alimenté par un courant d'alimentation commandé par les moyens de commande,
    les moyens de commande comportent des moyens pour détecter le fait que l'intensité du courant d'alimentation du moteur reste supérieure à un seuil prédéterminé pendant une durée prédéterminée alors que le moteur est alimenté pour tourner dans un sens d'ouverture inverse au sens de fermeture, et pour changer le sens de rotation du moteur dans ce cas.
  9. Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la position indexée de retournement est une position intermédiaire entre la position de point mort d'ouverture et la position armée, plus proche de la position de point mort d'ouverture que de la position armée.
  10. Procédé pour commander un appareillage électrique comportant
    une paire d'organes de contact séparables, comportant au moins un organe de contact mobile (38) entre une position de contact et une position de séparation ;
    un mécanisme (16) d'ouverture et de fermeture de l'appareillage, comportant :
    un organe primaire (18) mobile dans une direction de fermeture d'une position armée à une position de fermeture en passant par une position intermédiaire de point mort de fermeture, l'organe de contact mobile (38) se trouvant en position de séparation lorsque l'organe primaire (18) se trouve en position armée,
    un ressort d'accumulation d'énergie (70) disposé de telle manière que l'organe primaire (18) charge le ressort d'accumulation (70) en passant de la position armée à la position de point mort de fermeture, et que le ressort d'accumulation (70) se décharge en entraínant l'organe de contact mobile dans la position de contact lorsque l'organe primaire (18) dépasse le point mort de fermeture dans la direction de fermeture;
    un moteur électrique (82) commandé par des moyens de commande, le moteur (82) tournant dans un sens de fermeture pour entraíner l'organe primaire dans la direction de fermeture;
    procédé caractérisé en ce qu'il comporte une procédure d'ouverture de l'appareillage comprenant :
    une étape de préparation à la fermeture, dans laquelle le moteur (82) entraíne l'organe primaire (18) dans la direction de fermeture jusqu'à une position indexée d'arrêt intermédiaire située entre la position armée et la position de point mort de fermeture, et s'arrête dans la position d'arrêt intermédiaire.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la procédure d'ouverture comprend en outre
    une étape d'ouverture précédant l'étape de préparation à la fermeture et dans laquelle l'organe de contact mobile (38) est amené en position de séparation et dans laquelle le moteur (82) entraíne l'organe primaire (18) dans une direction d'ouverture inverse à la direction de fermeture jusqu'à une position indexée de retournement.
  12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la position indexée de retournement est la position armée.
  13. Procédé selon la revendication 12 pour un appareillage électrique dont le mécanisme (18) comporte en outre
    un organe d'accrochage (44) mobile entre une position accrochée et une position décrochée, l'organe d'accrochage (44) étant en position accrochée lorsque l'organe de contact mobile (38) se trouve en position de contact ;
    un verrou de déclenchement (58) commandé par un actionneur (57), le verrou de déclenchement assurant le verrouillage de l'organe d'accrochage (44) en position accrochée, le ressort d'accumulation (70) tendant à entraíner simultanément l'organe d'accrochage (44) de la position accrochée à la position décrochée et l'organe de contact mobile (38) de la position de contact à la position de séparation lorsque le verrou (58) libère l'organe d'accrochage;
    procédé caractérisé en ce que dans l'étape d'ouverture, l'organe de contact mobile (38) est amené en position de séparation en commandant l'actionneur (57) qui déverrouille le verrou (58) pour libérer l'organe d'accrochage (44).
  14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la position indexée de retournement est située entre la position armée et une position de point mort d'ouverture située entre la position de point mort de fermeture et la position armée, le ressort d'accumulation (70) se chargeant en passant de la position fermée à la position de point mort d'ouverture lorsque le contact mobile est en position de contact et se déchargeant en entraínant l'organe de contact mobile dans la position de séparation lorsque l'organe primaire (18) poursuit son mouvement dans la direction d'ouverture en dépassant le point mort d'ouverture vers la position indexée de retournement.
  15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'en réponse à un ordre de fermeture consécutif à l'ordre d'ouverture, le moteur (82) entraíne l'organe primaire de la position d'arrêt intermédiaire à la position fermée.
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