EP2073228A1 - Commande compacte pour appareillage électrique moyennes et hautes tensions - Google Patents

Commande compacte pour appareillage électrique moyennes et hautes tensions Download PDF

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EP2073228A1
EP2073228A1 EP08171622A EP08171622A EP2073228A1 EP 2073228 A1 EP2073228 A1 EP 2073228A1 EP 08171622 A EP08171622 A EP 08171622A EP 08171622 A EP08171622 A EP 08171622A EP 2073228 A1 EP2073228 A1 EP 2073228A1
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EP
European Patent Office
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closing
plate
opening
lever
switch
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Application number
EP08171622A
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German (de)
English (en)
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EP2073228B1 (fr
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Ernst Suter
Xavier Allaire
Philippe Manin
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GE Grid Switzerland GmbH
Original Assignee
Areva T&D AG
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Publication date
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3005—Charging means
    • H01H3/3026—Charging means in which the closing spring charges the opening spring or vice versa
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    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
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    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3052—Linear spring motors

Definitions

  • the present invention relates to mechanical controls for medium and high voltage electrical equipment.
  • Such mechanical controls are known for example from the document EP 0 651 409 and document EP 1 178 505 .
  • These commands comprise several levers able to be rotated by means of an energy stored in springs, to cause the opening and closing of a switch.
  • a lever is provided for transmitting a closing force of the switch, a lever for transmitting an opening force of the switch, a lever for acting directly on the switch, a lever for locking the switch in the closed position and a lever allowing a damping of the command during a closing operation of the switch.
  • This command has a very large footprint, a high realization complexity, and their cost is high.
  • control is connected to the switch, so that the control and the switch are biased by additional transverse stresses that may reduce the life of the switch or control.
  • an opening and closing switch control having a platen, rotatably mounted on a mounting plate by means of a main shaft, means for opening and closing the switch, and means for locking the switch in the closed position, the plate, the means for opening and closing the switch and the means for locking the switch in the closed position being substantially in the same plane, the switch being connected to the main shaft.
  • the number of parts is reduced, the order is more compact and the cost is reduced.
  • a portion of the forces is transmitted by the plate and applies in the plane of the plate, not the tree, the constraints on the shaft are reduced.
  • the closing means of the switch comprise a cam cooperating with the plate to tilt and cause the closing of the switch.
  • This cam is integral in rotation with a drive wheel, this wheel being driven by a spring fixed on the one hand to the wheel and on the other hand to the mounting plate so that the spring overlaps the plate. The order is then made even more compact.
  • the control therefore uses a lever plate to perform different functions, which reduces the dimensions, including the depth of control.
  • This allows to have the closing spring in a plane parallel to that of the lever, the closing spring is then superimposed on the lever.
  • the grouping of several levers in a single plate and the particular arrangement of the closing spring makes it possible to obtain particularly compact control.
  • the storage of the mechanical energy of opening and the systems for maintaining and releasing the opening energy are carried out in a same plane.
  • the main shaft comprises for example a lever connected in rotation to the main shaft and connected to the movable contact.
  • the force transmission means may comprise a cam secured to rotate on a closing shaft parallel to the main shaft, intended to come into contact with a second zone of the plate to apply a tilting force to the plate fixed to the main shaft in a first direction of rotation to cause the closing of the switch, said cam being rotatably connected to a drive disk adapted to be rotated by elastic energy storage means comprising a closing spring, said closing spring being disposed in a second plane substantially parallel to the first plane, said closing spring being rotatably mounted by a first end on the first mounting plate and a second end on the drive disc.
  • the control may also include means for loading the closing spring, said means comprising means for rotating the drive disc in the same direction as that of the rotation caused by the release of energy stored in the closing spring.
  • the means for charging the closing spring comprise, for example a gear train, driven by an electric motor, a pinion meshing teeth of the periphery of the drive disc.
  • control advantageously comprises opening locking means adapted to exert a force of immobilization on the drive disk in a loaded state of the closing spring.
  • the drive disk, the pinion meshing with the drive disk and the opening locking means are advantageously arranged substantially in the same third plane, parallel to the first plane. This reduces the depth of the order.
  • the closing spring overlaps the plate, which reduces the size of the control.
  • the opening actuator comprises, for example an opening spring adapted to drive the plate in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation, to cause the opening of said switch, the opening spring being mounted on the same face of the first mounting plate as the plate, the closing spring being disposed on another face of the first mounting plate, the opening spring having a first end rotatably mounted on the first mounting plate of the same side than that of the first end closing spring relative to the plate, and a second end rotatably mounted on the plate.
  • the closing spring crosses the opening spring, which makes the control even more compact.
  • the closing shaft is preferably opposite the opening spring with respect to an axis substantially parallel to the axis of the opening spring and secant with the main shaft.
  • the closing spring and the opening spring are coil springs working in tension.
  • the axis of the opening spring forms an angle of approximately 45 ° with respect to a horizontal direction, which makes it possible to position the control horizontally or vertically.
  • the control may comprise means for damping the rotation of the plate under the action of the opening spring.
  • these damping means are arranged inside the opening spring, which reduces the space requirement.
  • the closing locking means cooperate with an operating lever rotatably mounted on the plate.
  • the control can then include stop means for stopping the means for loading the closing spring when the required load of the closing spring is reached, said stop means comprising a wheel integral in rotation with the drive disk, said wheel having a step at its perimeter, said recess being adapted to cooperate with a mechanism for deactivating the loading means, said recess being oriented angularly with respect to the drive disk to correspond to a rotation of the drive disk corresponding to the required load.
  • the deactivation means form, for example a switch capable of interrupting the power supply of said motor.
  • the control may comprise means for isolating the means for loading the closing spring of the drive disc as soon as the drive disc has reached a top dead center corresponding to the required load of the closing spring, these means being formed by means of least one tooth of the drive disc radially retractable.
  • the locking means in closing and opening are, for example arranged on one side of the closing spring opposite to that containing the main shaft.
  • control comprises manual actuation means capable of alternately releasing the opening locking means and the closing locking means to allow the closing and opening of the switch respectively, which makes it possible to have a unique device for both unlocking in closing and opening the order, to reduce the size and cost.
  • the manual actuation means may comprise a lever rotatably mounted on the first mounting plate, disposed between the closing locking means and the opening locking means.
  • the lever may be able to be actuated at a first end and intended to come into contact with one end with a lever of the opening locking means and with another end with a lever locking means closing to tilt said levers and allow the release of the closing energy and the opening energy respectively.
  • said lever may comprise a first portion and a second portion, the first portion carrying a second end adapted to cooperate with the lever, adapted to deactivate the opening locking means, and the second portion having a radial projection. adapted to cooperate with the lever, adapted to deactivate the closing locking means.
  • the closing locking means and the opening locking means are, for example, mounted on either side of the first mounting plate.
  • the gear train of the means for loading the closing spring are advantageously arranged on an opposite side of the closing spring with respect to the main shaft, closer to the closing shaft than the manual actuating means.
  • the control also advantageously comprises switch state indicator means, said status indicator means being arranged on the same side of the closing spring as the main tree.
  • Said state indicator means comprise, for example, position indicator electrical switches, a visual position indicator and means for locking a lever, opening locking means, position indicator electrical switches, visual indicator position and the locking means being connected to the plate by connecting rods.
  • the control preferably comprises a second mounting plate parallel to the first mounting plate, the plate being disposed in a space between the plates, and in which the main shaft projects from one side of at least one of the plates. mounting, outside the space between the two plates.
  • the plate is distributed in at least two parallel planes, the plate can then comprise several levers mechanically assembled in a fixed manner.
  • the present invention also relates to medium and high voltage electrical equipment comprising a switch provided with a movable contact in translation and a fixed pole, and a control according to the present invention.
  • the switch may comprise a shaft rotatable about its axis and a lever integral in rotation with the shaft, the lever being connected to the movable contact in translation, so that a rotation of the shaft about its axis causes a displacement in translation of the contact mobile, and wherein the main shaft and the switch shaft are coaxial and rotationally secured.
  • a lever is secured in rotation of the main shaft at its projection of one of the mounting plates, said lever being connected to the movable contact.
  • the electrical equipment according to the invention comprises a connecting rod system for connecting the lever to the movable contact in translation of the switch.
  • the lever is for example connected to the movable contact in translation by a movable part in translation.
  • the lever comprises an oblong slot in which is intended to be mounted with play an end of an element rigidly connected to the mobile pole in translation of the switch, or the lever comprises a toothed angular sector for engaging a toothed portion rigidly connected to the pole mobile in translation of the switch.
  • the height of the control is defined as the dimension in the vertical direction on the Figure 1A , the width, the dimension in the horizontal direction and the thickness the dimension along an axis perpendicular to the plane of the sheet of the Figure 1A .
  • FIG. 1A an exemplary embodiment of a mechanical control C of a switch, in particular a circuit breaker according to the present invention, can be seen.
  • This command comprises two mounting plates 2, only one of which is visible on the Figure 1A , between which is rotated a plate 4 by means of a main shaft 6, the plate 4 is disposed substantially parallel to the mounting plates 2.
  • the main shaft 6 is rotatably mounted between the two parallel mounting plates 2 by means of bearings.
  • the main shaft 6 is rotatably mounted between the two parallel mounting plates 2 by means of bearings.
  • the plate 4 is intended to transmit forces between different actuators and a switch (not shown).
  • the main shaft 6 passes through the plate 4 substantially in a central portion thereof and is secured in rotation thereto by means of splines in the example shown.
  • Other types of connection between the shaft 6 and the plate 4 are possible, for example by the use of hexagonal profiles, since no torque is transmitted to the shaft 6.
  • the main shaft 6 is intended to be connected to a switch, more particularly to a movable contact of the switch, to cause an opening or closing of the switch.
  • the plate 4 has substantially the shape of a pentagon having five sides 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, two sides 10.1 and 10.2 of which form a concave angle 12.1 (FIG. Figure 2A ).
  • Each of the vertices 12.1, 12.2, 12.4 and 12.5 is connected to means able to exert or receive a force on or platinum.
  • the top 12.4 is intended to receive a force exerted by a rotary actuator causing the tilting of the plate in the closing direction of the switch, hereinafter referred to as closing actuator 100.
  • a roller 16 rotatably mounted at the top 12.4 is advantageously provided and is intended to come into contact with a rotary cam which will be described below, to reduce the frictional forces.
  • the top 12.5 comprises an operating lever 20 intended to cooperate with locking means in the closed position 200 of the plate 4.
  • the top 12.1 is connected to indicator means 300 of different positions taken by the switch.
  • the top 12.2 is connected to an actuator intended to cause the plate to tilt in a direction of opening of the switch, hereinafter referred to as the opening actuator 400.
  • the vertex 12.3 is, meanwhile, connected to any command in the example shown.
  • the rotation of the main shaft 6 is converted into translation of the moving contact of the switch.
  • the main shaft 6 has an end 6.1 projecting from the mounting plate 2 on which is fixed in rotation a lever 15 transmitting the force to the switch.
  • the free end of the lever 15 can be connected to the moving contact by a connecting rod system, a rotation of the main shaft 6 about its axis causing a translation of the movable contact.
  • the main shaft 6 is coaxial with a control shaft of the switch. This example will be described in detail later
  • the vertices 12.2, 12.4 and 12.5 are substantially at the same distance from the main shaft 6. But other embodiments are possible to obtain specific transmission ratios.
  • the vertices 12.2 and 12.4 are substantially symmetrical with respect to the main shaft 6.
  • a judicious choice of the angles makes it possible in particular to avoid collisions between the different functional units (plate, springs, ratchet, cam) and to influence the reports of transmissions.
  • the top 12.1 is advantageously concave, to avoid collisions between the plate and the opening spring.
  • the plate 4 comprises two parallel plates 4.1, 4.2 visible on the Figure 2B fixed in rotation to the main shaft 6, these plates 4.1, 4.2 being for example 20 mm apart.
  • the plane of the plate designates, in the case of a plate formed by a sheet metal plate, the plane containing the plate, and in the case where the plate is formed by several plates, for example two parallel plates 4.1, 4.2 as in the example shown, any plane located between the two plates, parallel thereto.
  • the plate can then be made in such a way that it is actually contained in several parallel planes arranged close to each other. Indeed, it can be provided that the plate is made by stamping a sheet, or molding a metal alloy, or even by welding or screwing several levers, in order to achieve a plate formed of a set of different levers contained in several parallel planes, for example 20 mm apart.
  • This particular configuration in several close superimposed planes does not cause significant stress on the main shaft 6, so it is not necessary to provide a large diameter shaft to withstand significant mechanical stresses.
  • the control according to the invention always offers great compactness in height and width.
  • the plane of the plate designates all plane located in this interval 20 mm and parallel to the two plates 4.1, 4.2.
  • the closing actuator 100 shown in isolation is visible on the Figures 3A and 3B .
  • the closing actuator 100 comprises a cam 102 rotatably mounted on the mounting plate 2 by a shaft 104, called a closing shaft, by means of bearings 103.
  • the closing cam 102 is parallel to the mounting plate 2 and has substantially the shape of a crescent rotatably fixed on the shaft 104 at a point 105 connecting a portion of greater curvature 106 of the cam 102 and a part of smaller curvature 108.
  • the closure cam 102 is intended to come into contact with the roller 16 carried by the plate 4, on the contact zone defined between the tip 105 and the tip 110 on the side of the zone of the greatest curvature 106.
  • the contact between the contact zone 106 and the roller 16 causes tilting of the plate 4 in a direction of closure of the contactor, in the example shown, this corresponds to a rotation in the counterclockwise direction of the plate 4 around the main shaft 104.
  • the actuator 100 comprises drive means 112, formed by elastic means, in the example shown a coil spring 114, said closing spring.
  • the spring 114 is mounted by a first end 114.1 free to rotate on the mounting plate 2 and a second end 114.2 on a drive disc 116 integral in rotation with the closing cam 102, also free to rotate.
  • the drive disc 116 is fixedly rotatably mounted on the shaft 104.
  • the closing spring 114 works in tension.
  • the spring 114 more precisely its longitudinal axis is disposed in a plane parallel to that of the plate 4 and overlaps it. Indeed, the first end 114.1 fixed to the mounting plate 2 is located below the plate 4, and the second end 114.2 attached to the drive disc 116 is located above the plate. Thus the plane containing the axis of the closing spring 114 is superimposed on that of the plate 2. Thus, we obtain a control whose transverse dimensions are reduced, including its height and width. In addition, the use of a single plate combining several functions is made possible, as will be explained in the following description, to reduce the thickness of the command.
  • the disposition of the closing spring 114 is such that the spring passes the side of the main shaft 6 and does not interfere with it.
  • the drive disk 116 is disposed above the plate 4 in the representation of the control.
  • the closing spring 114 is arranged to be positioned substantially along a diameter of the drive disk 116, its first end 114.1 being fixed to the mounting plate 2, opposite the drive disk 116 relative to the plate 4.
  • the closing spring 114 extends substantially over the entire height of the control in the representation of the Figure 1A .
  • the closing spring 114 is intended to store elastic energy which, when it is released, drives the driving disk 116 in a clockwise rotation around the shaft 104, as well as the closing cam 102. .
  • the closing spring 114 is thus disposed in the control, so that the release of the elastic energy causes the rotation of the drive disk 116 in a clockwise direction causing the closing of the switch.
  • the loading of the closing spring 114 is carried out by clockwise rotation of the driving disc 116 around the shaft 104 by means of a rotary electric motor 118 which drives a gear train 120, one of which meshes with toothed perimeter 116.1 of the drive disk 116.
  • the electric motor 118 and the gear train 120 are arranged on one side of the drive disk 116 opposite the force transmission rod with respect to the plate 4.
  • the motor 118 drives the drive disk via the gear 120 which reduces the rotation of the motor 118.
  • the gear comprises a freewheel coupling device (not shown), an exemplary embodiment of which is known from FIG. document EP 1 408 522 allowing the drive disk 116 to rotate rapidly during a switch operation without driving the motor.
  • the drive disk 116 further includes a retractable section (not shown) which decouples the motor 118 and the drive disk 116 as soon as the drive disk 116 has passed the top dead center position of the closing spring. 114.
  • the top dead center is the full load position of the closing spring 114.
  • the retractable section is for example known from the document EP 1 369 886 .
  • the disconnector is closed driven by the closing spring 114 via the drive disk 116, the closing cam 102 and the plate 4.
  • the driving disk 116 rotates until the inertia of it is stored in the closing spring 114.
  • the motor 118 is activated earlier.
  • the freewheeling coupling device couples the drive disk and the motor as soon as the rotational speed of the drive disk has decreased to the reduced rotational speed of the motor 118.
  • the motor drives the drive disk. drive 116 to the top dead center of the closing spring 114. Beyond this top dead center, the closing spring 114 drives the drive disc 116 until it is stopped by the opening lock 600 The motor and the gear are then decoupled from the wheel 116 by the retractable section.
  • the engine 118 is stopped by the switch 124, switched by the lever 126, whose position is controlled by the shape of the disc 130.
  • This example of driving in rotation of the drive disk 116 is in no way limiting and any other drive means may be suitable.
  • the spring 114, the motor 118 and the gearset 120 may be replaced by a hydraulic or pneumatic system or by an electric motor connected to the actuator 100.
  • the actuator 100 also comprises means 122 for switching off or energizing the motor and for controlling the load of the closing spring 114.
  • These means 122 comprise a switch 124 capable of interrupting the power supply of the motor when the required load of the closing spring 114 is reached.
  • the switch 124 is connected to a lever 126 by a transmission bar 128, the lever 126 being rotated when the required load is reached.
  • the lever 126 is rotatably mounted on the mounting plate 2 and is intended to come into contact with an angular zone 130.1 of a control wheel 130 which is coaxial with the drive disc 116 and integral in rotation therewith.
  • the angular zone 130.1 forms a recess on the outer periphery of the control wheel 130 radially inwards.
  • the lever 126 can then occupy two positions, a first position in which a free end 126.1 of the lever is in contact with the circular periphery of the control wheel 130 (shown in dashed line on the Figure 1A ) and a second position in which the free end 126.1 of the lever enters the recess 130.1 (shown in solid line on the Figure 1A ).
  • the lever 126 is resiliently biased into contact with the control wheel 130 by a torsion spring 132.
  • the control wheel is advantageously sized to form a mass of inertia.
  • a visual indicator 134 of the spring load is also provided in the form of a disc rotatably connected to the lever 126, this disc is visible from the outside.
  • the disc 134 has visual cues corresponding to the loaded / unloaded position of the spring 114.
  • the closure actuator 100 has the advantage of being safe and robust.
  • the means for loading the spring 114 combines the means for loading the spring 114, the mass of inertia which makes it possible to control the time and the closing speed of the contactor, the control means of the electric motor for the loading of the closing spring 114 and the control a visual indicator of the load of the closing spring 114.
  • the opening actuator 400 comprises means for storing elastic energy, these means are formed by a helical spring 402, called an opening spring, rotatably mounted by a first end 402.1 on the mounting plate 2 and by a second end 402.2 on the plate 2 at the angle 12.2.
  • the opening spring 402 works in tension.
  • the damping means 500 are provided inside the helical spring 402, and also fixed to the plate 4 at the angle 12.2.
  • damping means 500 or brake are intended to damp the movement of the plate when the opening spring 402 causes the tilting of the plate 4 in a direction of opening of the contactor.
  • Such means are well known to those skilled in the art and for example the document EP 1 130 610 , and will not be described in detail.
  • the first end 402.1 of the opening spring 402 is fixed on lower possible on the mounting plate 2 away from the plate 4, opposite the opening cam 102 relative to the plate 4.
  • the opening spring / brake 402 is advantageously inclined at an angle of approximately 45 ° with respect to the vertical direction upwards and to the right of the Figure 1A .
  • the plate 4 When the elastic energy stored by the opening spring 402 is released, the plate 4 is driven in a clockwise direction, causing an opening of the contactor.
  • the opening spring 402 is a tension spring, which is loaded during a closing phase of the switch by tilting the plate 4 in the counterclockwise direction. This tilting causes a tension force at the second end 402.2 of the opening spring 402.
  • the distance between the axis of the main shaft 6 and the axis of the closing shaft 104 is equal to the maximum diameter of the cam, the radius of the main shaft 6 with a tolerance of + 30% of the maximum radius of the cam.
  • closing locking means 200 which act on the plate 4 at the angle 12.5 and the opening locking means 600 which act directly on the drive disc 116.
  • the locking means 200 and 600 are interposed between the opening spring 402 and the means for loading the closing spring 114.
  • the locking means 200 are intended to immobilize the plate 4 in a closed position of the contactor against the force of the opening spring 402, which tends to tilt the plate 4 in a direction of opening of the contactor .
  • the closing locking means 200 are such that they make it possible to immobilize the plate 4 subjected to a large torque by transforming it into a lower torque.
  • the closing locking means 200 are arranged between the two mounting plates 2, since they cooperate directly with the lever 20 integral with the plate 4.
  • the closing locking means 200 comprise a system of levers in series, supported by one end on the operating lever 20 rotatably mounted on the plate 4 at the angle 12.5.
  • the locking means 200 comprise a first lever 202, rotatably mounted on the mounting plate 2, intended to come into contact with an end 202.1 with an end 20.1 of the operating lever 20.
  • the opening spring 402 applies a force at the plate 4 in the clockwise direction, the plate 4 then transmits to the operating lever 20 a force which it transmits to the first lever 202, the direction of application of which does not pass through the axis of rotation of the first lever 202, a torque M1 is then generated.
  • the locking means 200 comprise a second lever 204 rotatably mounted on the mounting plate 2, to which the first lever 202 applies a force by an end 202.2 on one end 204.1, in a direction not passing through the axis of rotation of the second lever 204, a torque M2 is then generated.
  • the torque to which the second lever 204 is subjected and which tends to rotate it clockwise is taken up by a puck 210 held stationary, forming a mechanical stop and able to be moved by electrical control means 212.
  • the locking means also comprise a third lever 206 rotatably mounted on the mounting plate, intended to cooperate directly with the puck 210 for manual unlocking by a lever which will be described later.
  • the electrical control means 212 comprise at least one electromagnet 214 capable of moving the puck 210 in order to release the second lever 204 in rotation in a clockwise direction, which releases in rotation the first lever 202, which releases the operating lever 20 and therefore the plate 4; it then switches in the clockwise causing the opening of the contactor.
  • Torsion spring type return means are also provided on each of the levers 202, 204, 206 and on the pallet 210 to return them to the locking position.
  • Rollers are advantageously provided on the levers at the ends intended to come into contact to reduce friction.
  • the operating lever 20 carried by the plate 4 is also biased into position by a spring 24. Thus, when the plate 4 can resume its initial position during a closing step and be locked in position by the locking means in closing 200.
  • the electrical control means 212 are actuated when the need to open the contactor is detected.
  • the manual opening means will be described later.
  • the closing locking means 200 are arranged below the electric motor 118 and the drive wheel 116, laterally with respect to the plate 4.
  • Opening locking means 600 are also provided.
  • Figures 4A and 4C intended to immobilize the drive disk 116 against the force of the closing spring 114, which tends to tilt the plate 4 in a closing direction of the contactor. These are arranged in the example shown above the closing locking means 200.
  • the opening locking means 600 comprise, in a manner similar to the closing locking means 200, a system of levers ensuring the recovery of the torque exerted by the closing spring 114 on the drive disc 116 by a puck (not visible) immobilized by electrical control means with respect to the mounting plate 2.
  • the opening locking means 600 are mounted on the mounting plate 2 on the opposite side to that on which the closing locking means 200 are fixed.
  • the lever system comprises a first lever 604 for receiving a force from the drive disk 116, the first lever 604 being in contact by one end 604.1 with a roller 117 pivotable on the radially outer periphery of the drive disk 116 .
  • the force exerted by the closing spring 114 tends to rotate the drive disk 116, this force is applied to the first lever 604 in a direction not passing through its axis of rotation, a torque is then generated. This pair tends to rotate the first lever 604.
  • the pair is taken up by a puck held stationary, forming a mechanical stop and able to be moved by an electrical control means 612.
  • the opening locking means 600 also comprise a second lever 606 rotatably mounted on the mounting plate, intended to cooperate directly with the puck 610 for manual unlocking by a lever which will be described later.
  • the electrical control means 612 comprise at least one electromagnet 614 able to move the puck in order to release in rotation a first lever 604, which releases the disk drive 116, which then drives the plate 4 in the counterclockwise direction causing the closing of the contactor.
  • Torsion spring type return means are also provided on each of the levers 604, 606 to return them to the locking position.
  • a roller is also advantageously provided on the lever at the ends intended to come into contact, to reduce friction.
  • the opening locking means 600 are arranged between the electric motor 118 and the closing locking means 200.
  • the opening locking means 600 are arranged to be able to act on the drive disk 116 and are located in an orbital position with respect to the axis of rotation of the drive disk 116, which provides certain freedom to position the locking means.
  • the plate is connected at its angle 12.1 to the indicator means 300 of different positions taken by the switch.
  • the indicator means 300 comprise electrical position indicator switches 302 (only one is shown on the Figure 1A for the sake of clarity) arranged below the plate 4, a visual position indicator 308 in the form of a disc disposed between the switches 302 and the opening spring 402, and opening locking means locking.
  • the switches 302 are controlled by the plate 4 by means of a connecting rod 304.
  • Several switches 302, for example four are provided and controlled jointly by means of a bar connecting the four switches, this bar being itself connected to the connection bar 304.
  • the visual indicator 308 is in the form of a disk adapted to be rotated by a connecting rod 312 fixed free to rotate on the disk and on the plate 4. Thus a tilting of the plate 4 causes an angular displacement of the disk .
  • the indicator 300 comprises a rod 314 controlling the movement of the locking lever in opening 604 by the locking lever 315.
  • the lever 604 is blocked and can not release a closing maneuver if the switch is not completely in position d 'opening.
  • Manual actuation means 700, locking means 200, 600 are also provided.
  • These manual actuating means 700 are, particularly advantageously, unique for the two locking means 200, 600. These comprise a lever 702 shown in full line in the rest position.
  • lever 702 An embodiment of the lever 702 is shown from above on the figure 4E , the locking means in closing and opening are omitted for the sake of clarity.
  • the lever 702 is rotatably mounted between the mounting plates 2 and between the two locking means 200, 600.
  • the lever 702 has a first portion 703 intended to be on the outside of the mounting plates 2 and a second portion 704 intended to be inside the two mounting plates 2.
  • the first portion 703 extends parallel to the mounting plate 2 and has a first end 705 of manual operation and a second end 706 to cooperate with the opening locking means 600, to unlock manually.
  • the first end 705 is extended by the second portion 704, which extends substantially along the axis of rotation of the lever 702 and has a U-shaped radial projection 707 intended to cooperate with the closing locking means 200 , to unlock them manually.
  • the shape of the lever 702 makes it possible to interact on the two planes corresponding to the locking system in closing and opening.
  • the plate 4, the cam 102, the opening spring 402 with the integrated damping means 500 and the closing locking means 200 are arranged in the same plane and are arranged so as not to interfere with each other. with each other when moving.
  • control is very compact and very robust, and has a reduced number of parts.
  • FIG. 6A and 6B an exemplary embodiment of an apparatus comprising means for actuating the contactor allowing them to be mounted below the contactor and not on the side, as is customary in the apparatus of the state of the art, can be seen .
  • These operating means can advantageously be associated with the control according to the present invention.
  • the actuating means 800 comprise an intermediate bar 802 connected in rotationally movable manner at a first end 802.1 to a bar insulating 804 guided in translation along a Y axis by an insulating support column 806.
  • An upper end of the insulating rod 804 is connected to a pole of the contactor (not shown), and a displacement in translation of the insulating rod 804 causes displacement of the pole relative to another pole of the contactor, in a direction of approach or distance of the two poles and thus in a direction of closing or opening of the contactor.
  • guide sleeves 808 are also provided at an upper end 806.1 and at a lower end 806.2 of the column 806.
  • the intermediate bar 802 is rotatably mounted, a second end 802.2 opposite the first end 802.1, on a lever 810 which is mounted fixed in rotation on a control shaft 812.
  • the system formed by the intermediate bar 802 and the lever 810 forms a system of rods transforming a rotational movement of the shaft into a translation movement of the insulating rod.
  • the actuating means 800 are particularly adapted to the control C according to the present invention shown on the Figures 1A to 5 , the shaft 812 is the shaft 6, the lever 810 is formed by the lever 15 and the intermediate bar 802 is mounted free to rotate on the lever 15.
  • actuating means 800 make it possible to achieve a seal only at the lower part 814 of the apparatus and not on all the apparatus.
  • the actuating means 800 have the advantage of having few moving parts, these being also of reduced size.
  • the maneuvering means are then very compact and consume little energy.
  • the present operating means make it possible to avoid buckling of the insulating rod, which is caused by the compressive stresses applied by the devices of the state of the art. Indeed, the rotational movement of the shaft 812 is transformed in a simple manner in linear motion to be transmitted to the insulating rod 804.
  • an insulating rod 904 is mounted slidable in an insulating support column 906 and is guided by sleeves 908 at the lower and upper ends of the column 906.
  • the operating means 900 comprise a lever 902 fixedly mounted by a first end 902.1 rotated on a shaft 912 and a second end 902.2 movable in rotation on a lower end of the insulating rod 904.
  • the mounting of the lever 902 on the insulating rod is performed with clearance by means of an oblong slot 910 to prevent transverse stresses of the insulating rod 904.
  • the lever 902 is shown in two positions, a position I ', in which the contactor is open and a position II', in which the contactor is closed.
  • the operating means 900 have the advantage of having few moving parts, these being also of reduced size.
  • the maneuvering means are then very compact and consume little energy.
  • the operating means 900 also have the advantage of less stressing the insulating rod in compression.
  • the actuating means 900 are also particularly suitable for the control C according to the present invention shown in FIGS. Figures 1A to 5 , the shaft 912 is the main shaft 6, the lever 902 is formed by the lever 15 provided with an oblong slot at the free end 15.1 of the lever 15. On the Figure 6A control C is placed to the left of the operating means 900.
  • an insulating rod 1004 is mounted fit sliding in an insulating support column 1006 and is guided by sleeves 1010 at the lower and upper ends of the column 1006.
  • the actuating means comprise a lever 100 mounted rotatably by a first end 1002.1 on a shaft 1012.
  • the lever 1002 comprises a toothed angular sector 1002.3 meshing with a lower end 1004.1 the insulating rod 1004 provided with a corresponding toothing 1004.2.
  • a stop 1014 is provided at the lower end of the insulating rod 1004 in order to prevent the toothed sector from becoming more engaged with the toothed portion of the insulating rod.
  • the operating means 1000 have the advantage of having few moving parts, these being also of reduced size.
  • the maneuvering means are then very compact and consume little energy.
  • the operating means 900 also have the advantage of less stressing the insulating rod in compression.
  • the operating means 1000 are also particularly adapted to the control C according to the present invention shown in the Figures 1A to 5 , the shaft 1012 is the main shaft 6, the lever 1002 is formed by the lever 15 whose contour comprises a toothed sector. On the Figure 6A the control C is placed to the left of the operating means 1000.
  • the toothed sector can advantageously be made directly on the lever 15.
  • the movement is guided in the disconnector by a rotary shaft 1102 constructed in the insulating support column of the disconnector as shown schematically on the figure 9 .
  • the shaft 1102 crosses substantially perpendicularly a wall of the column 1103 in a sealed manner and is rotatable about its axis.
  • the shaft 1102 is provided with two levers 1104, 1106 at each of its ends.
  • the lever 1104 is mounted in the column 1103 and is mechanically connected to the insulating rod 1108.
  • the lever 1106, called the external lever is arranged outside the column and is mechanically connected to a force transmission rod. connected to the lever 15.
  • the outer lever 1106 converts the translation of the rod 14 into a rotational movement of the shaft 1102.
  • the inner lever 1104 transforms the rotation of the shaft 1102 into a translation of the insulating rod 1108.
  • sealing is more easily achieved, since it is performed on a rotary shaft and not on a sliding rod.
  • the main shaft 6 is coaxial with the shaft 1102 and is rotationally secured to it, for example by means of a sleeve.
  • a rotation of the main shaft causes a rotation of the shaft 1102, and a sliding of the moving contact.
  • the switch is assumed to be in the closed position with the loaded springs 402 and 114 in the position shown on the figure 1 .
  • the electrical control means 212 are activated causing the movement of the puck 210, the closing locking means 200 are then deactivated, releasing the plate 4 which switches clockwise under the action of the opening spring 402.
  • the electrical control means 612 When a close command is given, the electrical control means 612 are activated, causing the movement of the puck and the pivoting release of the lever 604.
  • the driving disc 116 can then rotate under the action of the closing spring 114 , driving with it the closing cam 102.
  • the closing cam 102 then comes into contact with the plate 4 at the top 12.4, causing it to tilt in the counterclockwise direction.
  • the main shaft 6 is rotated, causing rotation of the lever 15 which moves up the rod 14, closing the switch.
  • Counterclockwise tilting also causes loading of the opening spring 402, which is then ready for a new opening phase.
  • the closing locking means 200 are also active again.
  • the loading of the closing spring 114 then takes place.
  • the rotational inertia of the drive disk 116 is used to partially load the closing spring 114.
  • the free wheel becomes blocking and the motor 118 rotates the drive disk 116 completing the tensioning of the closing spring until the top dead center of the closing spring 114 is exceeded.
  • the indicator 134 informs the load of the closing spring 114 the motor 118 is stopped by switching the switch 124 and the closing spring 114 continues the rotation of the driving disk 116.
  • the locking in opening is then carried out automatically, when the roller 117 reaches the support on the locking system in opening 600.
  • the electrical control means 212 When an opening command is given, the electrical control means 212 are activated, causing the movement of the puck 210 and the pivotal release of the lever 204, then of the lever 202.
  • the plate 4 can then turn clockwise under the action of the opening spring 402, driving with it the main shaft 6 and the lever 15 (example shown in FIG. figure 9 ), the transmission rod of force 14 is then moved downwards, causing the opening of the switch.
  • the opening and closing of the switch can also be manually controlled by operating the lever 702 as previously described.

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Abstract

La présente invention se rapporte à une commande pour appareillage électrique moyennes et hautes tensions comportant un arbre principal (6) mobile en rotation relié à un commutateur, une platine (4) solidaire en rotation de l'arbre principal (6), l'arbre principal (6) étant destiné à ouvrir et à fermer le commutateur de l'appareillage par basculement de la platine (4), la platine (4) formant plusieurs leviers de transmission d'effort, la platine comporte plusieurs zones réparties autour de l'arbre principal. Un actionneur rotatif (100) avec un moyen de transmission de force destiné à entraîner la platine dans un sens de fermeture du commutateur, un ressort d'ouverture (402) destiné à entraîner la platine (4) dans un sens d'ouverture du commutateur, des moyens de verrouillage en fermeture (200) sont reliés à la platine (4) et sont disposés sensiblement dans un même plan de la platine (4).

Description

    DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR
  • La présente invention se rapporte à des commandes mécaniques pour des appareillages électriques moyennes et hautes tensions.
  • De telles commandes mécaniques sont connues par exemple du document EP 0 651 409 et du document EP 1 178 505 .
  • Ces commandes comportent plusieurs leviers aptes à être mis en rotation au moyen d'une énergie emmagasinée dans des ressorts, pour provoquer l'ouverture et la fermeture d'un commutateur.
  • En particulier, un levier est prévu pour transmettre un effort de fermeture du commutateur, un levier pour transmettre un effort d'ouverture du commutateur, un levier pour agir directement sur le commutateur, un levier pour verrouiller le commutateur en position fermée et un levier permettant un amortissement de la commande lors d'une manoeuvre de fermeture du commutateur. Cette commande présente un encombrement très important, une complexité de réalisation élevée, et leur coût de revient est élevé.
  • Par ailleurs, ces différents efforts sont transmis par des arbres fortement sollicités en torsion/flexion.
  • Il est également connu une commande mécanique d'un disjoncteur du document EP 0 294 561 comportant une platine montée mobile en rotation sur un premier arbre de torsion, en contact avec une came entraînée par un second arbre de torsion pour provoquer la fermeture du disjoncteur, la fermeture du disjoncteur provoquant le stockage d'une énergie dans le premier arbre de torsion pour l'ouverture du disjoncteur, La platine étant également reliée à des moyens de verrouillage et à des moyens d'amortissement.
  • Or cette commande met en oeuvre un arbre de torsion pour la fermeture du disjoncteur augmentant considérablement l'encombrement de la commande, et dont la transmission de l'effort de fermeture à la came nécessite une réalisation complexe.
  • En outre, la commande est reliée au commutateur, de telle sorte que la commande et le commutateur sont sollicités par des contraintes transversales supplémentaires risquant de réduire la durée de vie du commutateur ou de la commande.
  • C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir une commande mécanique pour appareillages électriques hautes et moyennes tensions, de réalisation simple et compacte avec un nombre d'éléments réduits, et de prix de revient réduit par rapport aux commandes de l'état de la technique.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • Le but précédemment énoncé est atteint par une commande de commutateur en ouverture et fermeture comportant une platine, montée en rotation sur une plaque de montage au moyen d'un arbre principal, des moyens pour ouvrir et fermer le commutateur et des moyens pour verrouiller le commutateur en position de fermeture, la platine, les moyens pour ouvrir et fermer le commutateur et les moyens pour verrouiller le commutateur en position de fermeture se situant sensiblement dans un même plan, le commutateur étant relié à l'arbre principal. Le nombre de pièces est réduit, la commande est donc plus compacte et le coût de revient est diminué. En outre, une partie des efforts est transmise par la platine et s'applique dans le plan de la platine, et non par l'arbre, les contraintes sur l'arbre sont donc réduites.
  • Dans un mode particulièrement avantageux, les moyens de fermeture du commutateur comportent une came venant coopérer avec la platine pour la faire basculer et provoquer la fermeture du commutateur. Cette came est solidaire en rotation d'une roue d'entraînement, cette roue étant entraînée par un ressort fixé d'une part à la roue et d'autre part à la plaque de montage de manière à ce que le ressort chevauche la platine. La commande est alors rendue encore plus compacte.
  • La commande utilise donc une platine formant levier pour réaliser différentes fonctions, ce qui permet de réduire les dimensions, notamment la profondeur de la commande. Ceci permet donc de disposer le ressort de fermeture dans un plan parallèle à celui du levier, le ressort de fermeture se superpose alors au levier. Le regroupement dans une seule platine de plusieurs leviers et la disposition particulière du ressort de fermeture permet d'obtenir une commande particulièrement compacte.
  • Grâce à un mode particulier de l'invention, on réalise dans un même plan, l'emmagasinage de l'énergie mécanique d'ouverture et les systèmes de maintien et de libération de l'énergie d'ouverture.
  • L'arbre principal comporte par exemple un levier lié en rotation à l'arbre principal et relié au contact mobile.
  • La présente invention a alors principalement pour objet une commande pour commutateur d'appareillage électrique moyennes ou hautes tensions, comportant une platine fixée sur un arbre principal monté mobile en rotation sur au moins une première plaque de montage, ledit arbre principal étant orthogonal à la première plaque de montage, et la platine étant orthogonale à l'arbre principal, l'arbre principal étant relié au commutateur, dont l'ouverture et la fermeture sont provoquées par une rotation de l'arbre principal apte être mis en rotation par un basculement de ladite platine, ladite commande comportant :
    • un actionneur rotatif de fermeture du commutateur avec un moyen de transmission de force,
    • un actionneur d'ouverture du commutateur,
    • des moyens de verrouillage en fermeture du commutateur, aptes à appliquer à la platine un effort de verrouillage de la platine dans un état de fermeture du commutateur,
      ladite platine étant connectée à l'actionneur d'ouverture, l'actionneur rotatif de fermeture étant apte à venir en contact avec la platine pour la faire pivoter dans un sens de fermeture du commutateur et les moyens de verrouillage en fermeture étant aptes à venir en contact avec la platine pour maintenir le commutateur fermé,
      la platine, l'actionneur d'ouverture, le moyen de transmission de force de l'actionneur de fermeture et les moyens de verrouillage en fermeture étant disposés de telle sorte que les efforts appliqués par l'actionneur d'ouverture, le moyen de transmission de force de l'actionneur de fermeture et les moyens de verrouillage en fermeture sont sensiblement dans un plan de la platine, dit premier plan.
  • Le moyen de transmission de force peut comporter une came solidaire en rotation sur un arbre de fermeture parallèle à l'arbre principal, destinée à venir en contact avec une deuxième zone de la platine pour appliquer un effort de basculement à la platine fixée à l'arbre principal dans un premier sens de rotation pour provoquer la fermeture du commutateur, ladite came étant solidaire en rotation d'un disque d'entraînement apte à être entraîné en rotation par des moyens de stockage d'énergie élastique comportant un ressort de fermeture, ledit ressort de fermeture étant disposé dans un deuxième plan sensiblement parallèle au premier plan, ledit ressort de fermeture étant monté mobile en rotation par une première extrémité sur la première plaque de montage et par une deuxième extrémité sur le disque d'entraînement .
  • La commande peut également comporter des moyens pour charger le ressort de fermeture, lesdits moyens comportant des moyens pour faire tourner le disque d'entraînement dans le même sens que celui de la rotation provoquée par la libération d'énergie stockée dans le ressort de fermeture. Les moyens pour charger le ressort de fermeture comportent, par exemple un train de pignons, entraîné par un moteur électrique, un pignon engrenant des dents de la périphérie du disque d'entraînement.
  • En outre, la commande comporte avantageusement des moyens de verrouillage en ouverture aptes à exercer un effort d'immobilisation sur le disque d'entraînement dans un état chargé du ressort de fermeture .
  • Le disque d'entraînement, le pignon engrenant le disque d'entraînement et les moyens de verrouillage en ouverture sont avantageusement disposés sensiblement dans un même troisième plan, parallèle au premier plan. Ce qui permet de réduire la profondeur de la commande.
  • De préférence, le ressort de fermeture chevauche la platine, ce qui permet de réduite l'encombrement de la commande.
  • L'actionneur d'ouverture comporte, par exemple un ressort d'ouverture apte à entraîner la platine dans un deuxième sens de rotation opposé au premier sens de rotation, pour provoquer l'ouverture dudit commutateur, le ressort d'ouverture étant monté sur la même face de la première plaque de montage que la platine, le ressort de fermeture étant disposé sur une autre face de la première plaque de montage, le ressort d'ouverture comportant une première extrémité montée mobile en rotation sur la première plaque de montage du même côté que celui de la première extrémité du ressort de fermeture par rapport à la platine, et une deuxième extrémité montée mobile en rotation sur la platine.
  • Avantageusement, le ressort de fermeture croise le ressort d'ouverture, ce qui rend la commande encore plus compacte.
  • L'arbre de fermeture se trouve de préférence à l'opposé du ressort d'ouverture par rapport à un axe sensiblement parallèle à l'axe du ressort d'ouverture et sécant avec l'arbre principal.
  • Par exemple, le ressort de fermeture et le ressort d'ouverture sont des ressorts hélicoïdaux travaillant en traction.
  • L'axe du ressort d'ouverture forme un angle d'environ 45° par rapport à une direction horizontale, ce qui permet de positionner la commande horizontalement ou verticalement.
  • La commande peut comporter des moyens pour amortir la rotation de la platine sous l'action du ressort d'ouverture. Avantageusement, ces moyens d'amortissement sont disposés à l'intérieur du ressort d'ouverture, ce qui permet de réduire l'encombrement.
  • Les moyens de verrouillage en fermeture coopèrent avec un levier de manoeuvre monté mobile en rotation sur la platine.
  • La commande peut alors comporter des moyens d'arrêt pour arrêter les moyens pour charger le ressort de fermeture lorsque la charge requise du ressort de fermeture est atteinte, lesdits moyens d'arrêt comportant une roue solidaire en rotation du disque d'entraînement, ladite roue comportant un décrochement au niveau de son périmètre, ledit décrochement étant apte à coopérer avec un mécanisme de désactivation des moyens de chargement, ledit décrochement étant orienté angulairement par rapport au disque d'entraînement pour correspondre à une rotation du disque d'entraînement correspondant à la charge requise.
  • Les moyens de désactivation forment, par exemple un interrupteur apte à interrompre l'alimentation électrique dudit moteur.
  • La commande peut comporter des moyens pour isoler les moyens pour charger le ressort de fermeture du disque d'entraînement dés que le disque d'entraînement a atteint un point mort haut correspondant à la charge requise du ressort de fermeture, ces moyens étant formés par au moins une dent du disque d'entraînement rétractable radialement.
  • Les moyens de verrouillage en fermeture et en ouverture sont, par exemple disposés d'un côté du ressort en fermeture opposé à celui contenant l'arbre principal.
  • Dans un exemple préféré, la commande comporte des moyens d'actionnement manuel aptes à libérer alternativement les moyens de verrouillage en ouverture et les moyens de verrouillage en fermeture pour permettre la fermeture et l'ouverture du commutateur respectivement, ce qui permet d'avoir un dispositif unique pour, à la fois, déverrouiller en fermeture et en ouverture la commande, permettant de réduire l'encombrement et le coût de revient.
  • Les moyens d'actionnement manuel peuvent comporter un levier monté mobile en rotation sur la première plaque de montage, disposé entre les moyens de verrouillage en fermeture et les moyens de verrouillage en ouverture. le levier peut être apte à être actionné au niveau d'une première extrémité et destiné à venir en contact par une extrémité avec un levier des moyens de verrouillage en ouverture et par une autre extrémité avec un levier des moyens de verrouillage en fermeture pour faire basculer lesdits leviers et permettre la libération de l'énergie de fermeture et l'énergie d'ouverture respectivement.
  • Dans un exemple de réalisation, ledit levier peut comporter une première partie et une deuxième partie, la première partie portant une deuxième extrémité apte à coopérer avec le levier, apte à désactiver les moyens de verrouillage en ouverture, et la deuxième partie comportant une saillie radiale apte à coopérer avec le levier, apte à désactiver les moyens de verrouillage en fermeture .
  • Les moyens de verrouillage en fermeture et les moyens de verrouillage en ouverture sont, par exemple montés de part et d'autre de la première plaque de montage.
  • Le train de pignons des moyens pour charger le ressort de fermeture sont avantageusement disposés sur un côté opposé du ressort de fermeture par rapport à l'arbre principal, plus proche de l'arbre de fermeture que les moyens d'actionnement manuel.
  • La commande comporte également, de manière avantageuse, des moyens indicateurs d'état du commutateur, lesdits moyens indicateurs d'état étant disposés du même côté du ressort de fermeture que l'arbre principal. Lesdits moyens indicateurs d'état comportent, par exemple des interrupteurs électriques indicateurs de position, un indicateur visuel de position et des moyens de blocage d'un levier, des moyens de verrouillage en ouverture, les interrupteurs électriques indicateurs de position, l'indicateur visuel de position et les moyens de blocage étant reliés à la platine par des tiges de connexion.
  • La commande comporte préférentiellement une deuxième plaque de montage parallèle à la première plaque de montage, la platine étant disposée dans un espace entre les plaques, et dans laquelle l'arbre principal fait saillie d'une face d'au moins l'une des plaques de montage, à l'extérieur de l'espace entre les deux plaques.
  • Par exemple, la platine est répartie dans au moins deux plans parallèles, la platine pouvant alors comporter plusieurs leviers assemblés mécaniquement de manière fixe.
  • La présente invention a également pour objet un appareillage électrique moyennes et hautes tensions comportant un commutateur muni d'un contact mobile en translation et d'un pôle fixe, et une commande selon la présente invention.
  • Le commutateur peut comporter un arbre mobile en rotation autour de son axe et un levier solidaire en rotation de l'arbre, le levier étant connecté au contact mobile en translation, de telle sorte qu'une rotation de l'arbre autour de son axe provoque un déplacement en translation du contact mobile, et dans lequel l'arbre principal et l'arbre du commutateur sont coaxiaux et solidarisés en rotation.
  • Dans une variante, un levier est solidarisé en rotation de l'arbre principal au niveau de sa saillie de l'une des plaques de montage, ledit levier étant relié au contact mobile.
  • Dans une autre variante de réalisation, l'appareillage électrique selon l'invention comporte un système de bielle destiné à relier le levier au contact mobile en translation du commutateur.
  • Le levier est par exemple connecté au contact mobile en translation par une pièce mobile en translation. Ou le levier comporte une lumière oblongue dans laquelle est destinée à être montée avec jeu une extrémité d'un élément rigidement lié au pôle mobile en translation du commutateur, ou le levier comporte un secteur angulaire denté destiné à engrener une partie dentée rigidement liée au pôle mobile en translation du commutateur.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1A est une vue de face d'un exemple de réalisation d'une commande selon la présente invention,
    • la figure 1B est une vue de côté de la commande de la figure 1A,
    • la figure 2A est une vue de face isolée d'une platine de la commande de la figure 1,
    • la figure 2B est une vue de côté de la platine de la figure 2A dans la commande,
    • la figure 3A est une vue de face isolée des moyens d'entraînement en fermeture de la commande de la figure 1,
    • la figure 3B est une vue de côté des moyens de la figure 3A dans la commande,
    • la figure 4A est une vue de détail partielle de la figure 1A au niveau de moyens de verrouillage en ouverture afin d'expliciter la coopération entre les moyens de verrouillage en ouverture et le disque d'entraînement,
    • la figure 4B est une vue de détail partielle de la figure 1A au niveau de moyens de verrouillage en fermeture afin d'expliciter la coopération entre les moyens de verrouillage en fermeture et la platine,
    • la figure 4C est une vue de détail complète de la figure 1A comportant les moyens de verrouillage en fermeture et en ouverture coopérant avec des moyens d'actionnement manuel,
    • la figure 4D est une vue partielle de côté de la figure 4A, et 4B,
    • la figure 4E est une vue de dessus en perspective isolé d'un levier des moyens d'actionnement de la figure 4C,
    • la figure 5 est une vue de détail de la figure 1A au niveau de moyens indicateurs optiques et électriques de position du commutateur,
    • la figure 6A est une vue de côté d'un exemple de réalisation d'un appareillage électrique selon la présente invention,
    • la figure 6B est une vue en coupe longitudinale partielle de l'appareillage de la figure 6A selon un plan A-A,
    • la figure 7A est une vue de face partiellement arrachée d'un autre exemple de réalisation d'un appareillage électrique selon la présente invention,
    • la figure 7B est une vue en coupe longitudinale de l'appareillage de la figure 7A selon un plan A-A,
    • la figure 8A est une vue de face partiellement arrachée d'un autre exemple de réalisation d'un appareillage électrique selon la présente invention,
    • la figure 8B est une vue en coupe longitudinale partielle de l'appareillage de la figure 8A selon un plan A-A,
    • la figure 9 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un autre exemple de réalisation d'un appareillage électrique selon la présente invention.
    EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
  • Dans toute la description, la hauteur de la commande est définie comme étant la dimension selon la direction verticale sur la figure 1A, la largeur, la dimension selon la direction horizontale et l'épaisseur la dimension selon un axe perpendiculaire au plan de la feuille de la figure 1A.
  • Sur la figure 1A, on peut voir un exemple de réalisation d'une commande mécanique C d'un commutateur, en particulier un disjoncteur selon la présente invention.
  • Cette commande comporte deux plaques de montage 2, dont une seule est visible sur la figure 1A, entre lesquelles est montée en rotation une platine 4 au moyen d'un arbre principal 6, la platine 4 est disposée sensiblement parallèlement aux plaques de montage 2.
  • L'arbre principal 6 est monté mobile en rotation entre les deux plaques de montage 2 parallèles au moyen de roulements. Dans la suite de la description nous ne mentionnerons généralement qu'une plaque de montage 2 à des fins de simplification.
  • La platine 4 est destinée à transmettre des efforts entre différents actionneurs et un commutateur (non représenté).
  • L'arbre principal 6 traverse la platine 4 sensiblement dans une partie centrale de celle-ci et est solidarisé en rotation à celle-ci au moyen de cannelures dans l'exemple représenté. D'autres types de liaison entre l'arbre 6 et la platine 4 sont possibles, par exemple par l'utilisation de profils six pans, puisqu'aucun couple n'est transmis à l'arbre 6. L'arbre principal 6 est destiné à être relié à un commutateur, plus particulièrement à un contact mobile du commutateur, pour provoquer une ouverture ou une fermeture du commutateur.
  • La platine 4 a sensiblement la forme d'un pentagone comportant cinq côtés 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5 dont deux côtés 10.1 et 10.2 forment un angle concave 12.1 (figure 2A).
  • Chacun des sommets 12.1, 12.2, 12.4 et 12.5 est raccordé à des moyens aptes à exercer ou recevoir un effort sur ou de la platine.
  • Le sommet 12.4 est destiné à recevoir un effort exercé par un actionneur rotatif provoquant le basculement de la platine dans le sens de fermeture du commutateur, appelé ci-après actionneur de fermeture 100.
  • Un galet 16 monté libre en rotation au niveau du sommet 12.4 est avantageusement prévu et est destiné à venir en contact avec une came rotative qui sera décrite ci-dessous, permettant de réduire les efforts de frottement.
  • Le sommet 12.5 comporte un levier de manoeuvre 20 destiné à coopérer avec des moyens de verrouillage en position de fermeture 200 de la platine 4.
  • Le sommet 12.1 est relié à des moyens indicateurs 300 de différentes positions prises par le commutateur.
  • Le sommet 12.2 est relié à un actionneur destiné à provoquer le basculement de la platine dans un sens d'ouverture du commutateur, appelé ci-après actionneur d'ouverture 400.
  • Le sommet 12.3 n'est, quant à lui, relié à aucune commande dans l'exemple représenté.
  • La rotation de l'arbre principal 6 est transformée en translation du contact mobile du commutateur.
  • Dans un premier exemple de réalisation représenté sur la figure 2B, l'arbre principal 6 comporte une extrémité 6.1 en saillie de la plaque de montage 2 sur laquelle est solidarisé en rotation un levier 15 transmettant l'effort au commutateur. L'extrémité libre du levier 15 peut être connectée au contact mobile par un système de bielle, une rotation de l'arbre principal 6 autour de son axe provoquant une translation du contact mobile.
  • Dans un autre exemple de réalisation, l'arbre principal 6 est coaxial à un arbre de commande du commutateur. Cet exemple sera décrit en détails par la suite
  • Dans l'exemple représenté, les sommets 12.2, 12.4 et 12.5 se trouvent sensiblement à la même distance de l'arbre principal 6. Mais d'autres réalisations sont possibles pour obtenir des rapports de transmission spécifiques.
  • En outre les sommets 12.2 et 12.4 sont sensiblement symétriques par rapport à l'arbre principal 6. Un choix judicieux des angles permet notamment d'éviter les collisions entre les différentes unités fonctionnelles (platine, ressorts, cliquet, came) et d'influencer les rapports de transmissions.
  • Le sommet 12.1 est avantageusement concave, permettant d'éviter les collisions entre la platine et le ressort d'ouverture.
  • Dans un exemple de réalisation, la platine 4 comporte deux plaques parallèles 4.1, 4.2 visibles sur la figure 2B fixées en rotation à l'arbre principal 6, ces plaques 4.1, 4.2 étant par exemple distantes de 20 mm.
  • Dans la suite de la description, le plan de la platine désigne, dans le cas d'une platine formée par une plaque de tôle, le plan contenant la plaque, et dans le cas où la platine est formée par plusieurs plaques, par exemple deux plaques parallèles 4.1, 4.2 comme dans l'exemple représenté, tout plan situé entre les deux plaques, parallèle à celle-ci.
  • La platine peut alors être réalisée de telle manière qu'elle soit effectivement contenue dans plusieurs plans parallèles disposés à proximité les uns des autres. En effet, on peut prévoir que la platine soit réalisée par emboutissage d'une tôle, ou moulage d'un alliage métallique, ou même par soudage ou vissage de plusieurs leviers, afin de réaliser une platine formée d'un ensemble de différents leviers contenus dans plusieurs plans parallèles, distants par exemple de 20 mm. Cette configuration particulière dans plusieurs plans superposés proches ne provoque pas de sollicitation importante de l'arbre principal 6, il n'est donc pas nécessaire de prévoir un arbre de grand diamètre pour la tenue à des contraintes mécaniques importantes. La commande selon l'invention offre toujours une grande compacité en hauteur et en largeur.
  • Dans le cas où les deux plaques sont séparées de 20 mm, le plan de la platine désigne tout plan situé dans cet intervalle 20 mm et parallèle au deux plaques 4.1, 4.2.
  • L'actionneur de fermeture 100 représenté de manière isolée est visible sur les figures 3A et 3B.
  • L'actionneur de fermeture 100 comporte une came 102 montée en rotation sur la plaque de montage 2 par un arbre 104, dit arbre de fermeture, au moyen de roulements 103.
  • La came de fermeture 102 est parallèle à la plaque de montage 2 et a sensiblement la forme d'un croissant fixé en rotation sur l'arbre 104 au niveau d'une pointe 105 reliant une partie de plus grande incurvation 106 de la came 102 et une partie de plus petite incurvation 108.
  • La came de fermeture 102 est destinée à venir en contact avec le galet 16 porté par la platine 4, sur la zone de contact définie entre la pointe 105 et la pointe 110 du côté de la zone de la plus grande incurvation 106.
  • Le contact entre la zone de contact 106 et le galet 16 provoque le basculement de la platine 4 dans un sens de fermeture du contacteur, dans l'exemple représenté, cela correspond à une rotation dans le sens antihoraire de la platine 4 autour de l'arbre principal 104.
  • L'actionneur 100 comporte des moyens d'entraînement 112, formés par des moyens élastiques, dans l'exemple représenté un ressort hélicoïdal 114, dit ressort de fermeture. Le ressort 114 est monté par une première extrémité 114.1 libre en rotation sur la plaque de montage 2 et par une deuxième extrémité 114.2 sur un disque d'entraînement 116 solidaire en rotation de la came de fermeture 102, de manière également libre en rotation. Le disque d'entraînement 116 est monté fixe en rotation sur l'arbre 104.
  • Le ressort de fermeture 114 travaille en tension.
  • Le ressort 114, plus précisément son axe longitudinal est disposé dans un plan parallèle à celui de la platine 4 et chevauche celle-ci. En effet, la première extrémité 114.1 fixée à la plaque de montage 2 se situe en dessous de la platine 4, et la deuxième extrémité 114.2 fixée au disque d'entraînement 116 se situe au-dessus de la platine. Ainsi le plan contenant l'axe du ressort de fermeture 114 se superpose à celui de la platine 2. Ainsi, on obtient une commande dont les dimensions transversales sont réduites, notamment sa hauteur et sa largeur. En outre, l'utilisation d'une platine unique combinant plusieurs fonctions est rendue possible, comme cela sera exposé dans la suite de la description, permettant de réduire l'épaisseur de la commande. La disposition du ressort de fermeture 114 est telle que le ressort passe côté de l'arbre principal 6 et n'interfère pas avec celui-ci.
  • Le disque d'entraînement 116 est disposé au-dessus de la platine 4 dans la représentation de la commande.
  • Le ressort de fermeture 114 est disposé de manière à être positionné sensiblement selon un diamètre du disque d'entraînement 116, sa première extrémité 114.1 étant fixée sur la plaque de montage 2, à l'opposé du disque d'entraînement 116 par rapport à la platine 4. Le ressort de fermeture 114 s'étend sensiblement sur toute la hauteur de la commande dans la représentation de la figure 1A.
  • Le ressort de fermeture 114 est destiné à emmagasiner de l'énergie élastique, qui lorsque celle-ci est libérée, entraîne le disque d'entraînement 116 en rotation dans le sens horaire autour de l'arbre 104, ainsi que la came de fermeture 102.
  • Le ressort de fermeture 114 est donc disposé dans la commande, de manière à ce que la libération de l'énergie élastique provoque la rotation du disque d'entraînement 116 dans un sens de rotation horaire provoquant la fermeture du commutateur.
  • Le chargement du ressort de fermeture 114 s'effectue par rotation dans le sens horaire du disque d'entraînement 116 autour de l'arbre 104 au moyen d'un moteur électrique rotatif 118 qui entraîne un train de roues dentées 120, dont une engrène un périmètre denté 116.1 du disque d'entraînement 116.
  • Le moteur électrique 118 ainsi que le train de roues dentées 120 sont disposés sur un côté du disque d'entraînement 116 à l'opposé de la tige de transmission d'effort par rapport à la platine 4.
  • Le moteur 118 entraîne le disque d'entraînement par l'intermédiaire de l'engrenage 120 qui démultiplie la rotation du moteur 118. L'engrenage comporte un dispositif de couplage à roue libre (non représenté), dont un exemple de réalisation est connu du document EP 1 408 522 , permettant au disque d'entraînement 116 de tourner rapidement pendant une opération de commutation sans entraîner le moteur.
  • Le disque d'entraînement 116 comporte par ailleurs une section rétractable (non représentée) qui permet de découpler le moteur 118 et le disque d'entraînement 116 aussitôt que le disque d'entraînement 116 a dépassé la position de point mort haut du ressort de fermeture 114. Le point mort haut est la position de charge complète du ressort de fermeture 114.
  • La section rétractable est par exemple connue du document EP 1 369 886 .
  • Le fonctionnement est le suivant :
  • Le sectionneur est fermé entraîné par le ressort de fermeture 114 par l'intermédiaire du disque d'entraînement 116, de la came de fermeture 102 et de la platine 4. Le disque d'entraînement 116 tourne jusqu'à ce que l'inertie de celle-ci soit stockée dans le ressort de fermeture 114. Le moteur 118 est activé plus tôt.
  • Le dispositif de couplage à roue libre couple le disque d'entraînement et le moteur aussitôt que la vitesse de rotation de le disque d'entraînement a diminué jusqu'à atteindre la vitesse de rotation démultipliée du moteur 118. Le moteur entraîne le disque d'entraînement 116 jusqu'au point mort haut du ressort de fermeture 114. Au-delà de ce point mort haut, le ressort de fermeture 114 entraîne le disque d'entraînement 116 jusqu'à ce qu'il soit arrêté par le verrouillage en ouverture 600. Le moteur et l'engrenage sont alors découplés de la roue 116 par la section rétractable. Le moteur 118 est arrêté par l'interrupteur 124, commuté par le levier 126, dont la position est contrôlée par la forme du disque 130.
  • Cet exemple d'entraînement en rotation du disque d'entraînement 116 n'est en aucun cas limitatif et tout autre moyen d'entraînement peut convenir. On peut par exemple remplacer le ressort 114, le moteur 118 et le train de roues dentées 120 par un système hydraulique ou pneumatique ou par un moteur électrique connecté à l'actionneur 100.
  • L'actionneur 100 comporte également des moyens 122 pour mettre le moteur hors tension ou sous tension et contrôler la charge du ressort de fermeture 114.
  • Ces moyens 122 comportent un interrupteur 124 apte à interrompre l'alimentation électrique du moteur lorsque la charge requise du ressort de fermeture 114 est atteinte.
  • L'interrupteur 124 est relié à un levier 126 par une barre de transmission 128, le levier 126 étant entraîné en rotation quand la charge requise est atteinte.
  • Le levier 126 est monté en rotation sur la plaque de montage 2 et est destiné à venir en contact avec une zone angulaire 130.1 d'une roue de commande 130 coaxiale au disque d'entraînements 116, et solidaires en rotation avec celui-ci. La zone angulaire 130.1 forme un décrochement sur la périphérie extérieure de la roue de commande 130 radialement vers l'intérieur.
  • Le levier 126 peut alors occuper deux positions, une première position dans laquelle une extrémité libre 126.1 du levier est en contact avec la périphérie circulaire de la roue de commande 130 (représentée en pointillés sur la figure 1A) et une deuxième position dans laquelle l'extrémité libre 126.1 du levier pénètre dans le décrochement 130.1 (représentée en trait plein sur la figure 1A).
  • Lorsque le levier 126 se trouve dans la première position, l'interrupteur 124 est fermé, le moteur électrique 118 est alimenté et le disque d'entraînement 116 est donc mis en rotation provoquant le chargement du ressort de fermeture 114.
  • Lorsque le levier 126 se trouve dans la deuxième position, l'interrupteur 124 est ouvert, le moteur électrique 118 n'est pas alimenté et le disque d'entraînement 116 est maintenu immobile contre le dispositif de verrouillage en ouverture 600, le ressort de fermeture 114 est dans un état chargé et le moteur et l'engrenage peuvent terminer leur rotation par inertie sans agir sur le disque 116, ce grâce au segment denté escamotable.
  • Le levier 126 est rappelé élastiquement en contact avec la roue de commande 130 par un ressort de torsion 132.
  • La roue de commande est avantageusement dimensionnée pour former une masse d'inertie.
  • Un indicateur visuel 134 de la charge du ressort est également prévu sous forme d'un disque lié en rotation au levier 126, ce disque est visible de l'extérieur. Le disque 134 comporte des repères visuels correspondant à la position chargée/déchargée du ressort 114.
  • L'actionneur de fermeture 100 présente l'avantage d'être de réalisation sûre et robuste.
  • Par ailleurs, il combine les moyens pour charger le ressort 114, la masse d'inertie qui permet de contrôler le temps et la vitesse de fermeture du contacteur, les moyens de commande du moteur électrique pour le chargement du ressort de fermeture 114 et la commande d'un indicateur visuel de charge du ressort de fermeture 114.
  • L'actionneur d'ouverture 400 comporte des moyens pour emmagasiner de l'énergie élastique, ces moyens sont formés par un ressort hélicoïdal 402, dit ressort d'ouverture, monté mobile en rotation par une première extrémité 402.1 sur la plaque de montage 2 et par une deuxième extrémité 402.2 sur la platine 2 au niveau de l'angle 12.2.
  • Le ressort d'ouverture 402 travaille en tension.
  • De manière avantageuse, des moyens d'amortissement 500 sont prévus à l'intérieur du ressort hélicoïdal 402, et également fixés à la platine 4 au niveau de l'angle 12.2.
  • Ces moyens d'amortissement 500 ou frein sont destinés à amortir le mouvement de la platine lorsque le ressort d'ouverture 402 provoque le basculement de la platine 4 dans un sens d'ouverture du contacteur. De tels moyens sont bien connus de l'homme du métier et par exemple du document EP 1 130 610 , et ne seront pas décrits en détail.
  • De manière avantageuse, la première extrémité 402.1 du ressort d'ouverture 402 est fixée le plus bas possible sur la plaque de montage 2 en éloignement de la platine 4, à l'opposé de la came d'ouverture 102 par rapport à la platine 4.
  • Le ressort/frein d'ouverture 402 est avantageusement incliné d'un angle d'environ 45° par rapport à la direction verticale vers le haut et vers la droite de la figure 1A.
  • Lorsque l'énergie élastique emmagasinée par le ressort d'ouverture 402 est libérée, la platine 4 est entrainée dans un sens horaire, provoquant une ouverture du contacteur.
  • Dans l'exemple représenté, le ressort d'ouverture 402 est un ressort de tension, qui est chargé lors d'une phase de fermeture du contacteur par le basculement de la platine 4 dans le sens antihoraire. Ce basculement provoque un effort de tension au niveau de la deuxième extrémité 402.2 du ressort d'ouverture 402.
  • La distance entre l'axe de l'arbre principal 6 et l'axe de l'arbre de fermeture 104 est égale au diamètre maximum de la came, du rayon de l'arbre principal 6 avec une tolérance de + 30 % du rayon maximum de la came.
  • Un choix de distance judicieux entre les différents éléments de la commande permet d'augmenter davantage la compacité de celle-ci en réduisant les espaces intermédiaires non occupés.
  • Sur les figures 4A et 4B, on peut voir en détail les moyens de verrouillage en fermeture 200 qui agissent sur la platine 4 au niveau de l'angle 12.5 et les moyens de verrouillage en ouverture 600 qui agissent directement sur le disque d'entraînement 116. Les moyens de verrouillage 200 et 600 sont intercalés entre le ressort d'ouverture 402 et les moyens pour charger le ressort de fermeture 114.
  • Les moyens de verrouillage 200 sont destinés à immobiliser la platine 4 dans une position de fermeture du contacteur à l'encontre de l'effort du ressort d'ouverture 402, qui tend à faire basculer la platine 4 dans un sens d'ouverture du contacteur.
  • Les moyens de verrouillage en fermeture 200 sont tels qu'ils permettent d'immobiliser la platine 4 soumise à un couple important en transformant celui-ci en un couple plus faible. Les moyens de verrouillage en fermeture 200 sont disposés entre les deux plaques de montage 2, puisqu'ils coopèrent directement avec le levier 20 solidaire de la platine 4.
  • Dans l'exemple représenté, les moyens de verrouillage en fermeture 200 comportent un système de leviers en série, en appui par une extrémité sur le levier de manoeuvre 20 monté mobile en rotation sur la platine 4 au niveau de l'angle 12.5.
  • Les moyens de verrouillage 200 comportent un premier levier 202, monté mobile en rotation sur la plaque de montage 2, destiné à venir en contact par une extrémité 202.1 avec une extrémité 20.1 du levier de manoeuvre 20. Le ressort d'ouverture 402 applique un effort à la platine 4 dans le sens horaire, la platine 4 transmet alors au levier de manoeuvre 20 un effort qu'il transmet au premier levier 202, dont la direction d'application ne passe pas par l'axe de rotation du premier levier 202, un couple M1 est alors généré.
  • Les moyens de verrouillage 200 comportent un deuxième levier 204 monté en rotation sur la plaque de montage 2, auquel le premier levier 202 applique un effort par une extrémité 202.2 sur une extrémité 204.1, selon une direction ne passant pas par l'axe de rotation du deuxième levier 204, un couple M2 est alors généré.
  • Le couple auquel est soumis le deuxième levier 204 et qui tend à le faire pivoter dans le sens horaire est repris par un palet 210 maintenu immobile, formant butée mécanique et apte à être déplacé par des moyens de commande électrique 212.
  • Les moyens de verrouillage comportent également un troisième levier 206 monté mobile en rotation sur la plaque de montage, destiné à coopérer directement avec le palet 210 pour un déverrouillage manuel par un levier qui sera décrit plus tard.
  • Les moyens de commande électrique 212 comportent au moins un électroaimant 214 apte à déplacer le palet 210 afin de libérer en rotation le deuxième levier 204 dans le sens horaire, ce qui libère en rotation le premier levier 202, ce qui libère le levier de manoeuvre 20 et donc la platine 4 ; celle-ci bascule alors dans le sens horaire provoquant l'ouverture du contacteur.
  • Des moyens de rappel, type ressort de torsion, sont également prévus sur chacun des leviers 202, 204, 206 et sur le palet 210 pour les rappeler en position de verrouillage.
  • Des galets sont avantageusement prévus sur les leviers au niveau des extrémités destinées à venir en contact pour réduire les frottements.
  • Le levier de manoeuvre 20 porté par la platine 4 est également rappelé en position par un ressort 24. Ainsi, lorsque la platine 4 peut reprendre sa position initiale au cours d'une étape de fermeture et être verrouillée en position par les moyens de verrouillage en fermeture 200.
  • Les moyens de commande électrique 212 sont actionnés lorsque la nécessité d'ouvrir le contacteur est détectée.
  • Les moyens d'ouverture manuelle seront décrits par la suite.
  • Selon la présente invention, les moyens de verrouillage en fermeture 200 sont disposés en dessous du moteur électrique 118 et de la roue d'entrainement 116, latéralement par rapport à la platine 4.
  • Il est également prévu des moyens de verrouillage en ouverture 600 représentés sur les figures 4A et 4C, destinés à immobiliser le disque d'entraînement 116 à l'encontre de l'effort du ressort de fermeture 114, qui tend à faire basculer la platine 4 dans un sens de fermeture du contacteur. Ceux-ci sont disposés dans l'exemple représenté au-dessus des moyens de verrouillage en fermeture 200.
  • Les moyens de verrouillage en ouverture 600 comportent, de manière similaire aux moyens de verrouillage en fermeture 200, un système de leviers assurant la reprise du couple exercé par le ressort de fermeture 114 sur le disque d'entraînement 116 par un palet (non visible) immobilisé par des moyens de commande électrique par rapport à la plaque de montage 2.
  • Les moyens de verrouillage en ouverture 600 sont montés sur la plaque de montage 2 sur la face opposée à celle sur laquelle sont fixés les moyens de verrouillage en fermeture 200.
  • Le système de leviers comporte un premier levier 604 destiné à recevoir un effort du disque d'entraînement 116, le premier levier 604 étant en contact par une extrémité 604.1 avec un galet 117 apte à pivoter sur la périphérie radialement externe du disque d'entraînement 116.
  • L'effort exercé par le ressort de fermeture 114 tend à faire tourner le disque d'entraînement 116, cet effort est appliqué au premier levier 604 dans une direction ne passant pas par son axe de rotation, un couple est alors généré. Ce couple tend à faire pivoter le premier levier 604.
  • Le couple est repris par un palet maintenu immobile, formant butée mécanique et apte à être déplacé par un moyen de commande électrique 612.
  • Les moyens de verrouillage en ouverture 600 comportent également un deuxième levier 606 monté mobile en rotation sur la plaque de montage, destiné à coopérer directement avec le palet 610 pour un déverrouillage manuel par un levier qui sera décrit plus tard.
  • Les moyens de commande électriques 612 comportent au moins un électroaimant 614 apte à déplacer le palet afin de libérer en rotation un premier levier 604, ce qui libère le disque d'entraînement 116, qui entraîne alors la platine 4 dans le sens antihoraire provoquant la fermeture du contacteur.
  • Des moyens de rappel, de type ressort de torsion, sont également prévus sur chacun des leviers 604, 606 pour les rappeler en position de verrouillage.
  • Un galet est également avantageusement prévu sur le levier au niveau des extrémités destinées à venir en contact, pour réduire les frottements.
  • Selon la présente invention, les moyens de verrouillage en ouverture 600 sont disposés entre le moteur électrique 118 et les moyens de verrouillage en fermeture 200.
  • En outre, les moyens de verrouillage en ouverture 600 sont disposés de manière à pouvoir agir sur le disque d'entraînement 116 et sont situés dans une position orbitale par rapport à l'axe de rotation du disque d'entraînement 116, ce qui offre une certaine liberté pour positionner les moyens de verrouillage.
  • La platine est reliée au niveau de son angle 12.1 aux moyens indicateurs 300 de différentes positions prises par le commutateur.
  • Les moyens indicateurs 300 comportent des interrupteurs électriques d'indicateur de position 302 (un seul est représenté sur la figure 1A à des fins de clarté) disposés en dessous de la platine 4, un indicateur visuel de position 308 sous la forme d'un disque disposé entre les interrupteurs 302 et le ressort d'ouverture 402, et des moyens de blocage du verrouillage en ouverture.
  • Les interrupteurs 302 sont commandés par la platine 4 au moyen d'une tige de connexion 304. Plusieurs interrupteurs 302, par exemple quatre sont prévus et commandés solidairement au moyen d'une barre reliant les quatre interrupteurs, cette barre étant elle-même connectée à la barre de connexion 304.
  • L'indicateur visuel 308 a la forme d'un disque apte à être entraîné en rotation par une tige de connexion 312 fixée libre en rotation sur le disque et sur la platine 4. Ainsi un basculement de la platine 4 provoque un déplacement angulaire du disque.
  • L'indicateur 300 comporte une tige 314 contrôlant le mouvement du levier de verrouillage en ouverture 604 par le levier de blocage 315. Le levier 604 est bloqué et ne peut pas libérer une manoeuvre de fermeture si le commutateur n'est pas complètement en position d'ouverture.
  • Des moyens d'actionnement manuel 700, des moyens de verrouillage 200, 600 sont également prévus.
  • Ces moyens d'actionnement manuel 700 sont, de manière particulièrement avantageuse, uniques pour les deux moyens de verrouillage 200, 600. Ceux-ci comportent un levier 702 représenté en trait plein en position repos.
  • Un exemple de réalisation du levier 702 est représenté vu de dessus sur la figure 4E, les moyens de verrouillage en fermeture et en ouverture sont omis pour des raisons de clarté.
  • Le levier 702 est monté libre en rotation entre les plaques de montage 2 et entre les deux moyens de verrouillage 200, 600.
  • Le levier 702 comporte une première partie 703 destinée à être à l'extérieur des plaques de montage 2 et une deuxième partie 704 destinée à être à l'intérieur des deux plaques de montage 2.
  • La première partie 703 s'étend parallèlement à la plaque de montage 2 et comporte une première extrémité 705 de manoeuvre manuelle et une deuxième extrémité 706 pour coopérer avec les moyens de verrouillage en ouverture 600, pour les déverrouiller manuellement.
  • La première extrémité 705 se prolonge par la deuxième partie 704, qui s'étend sensiblement le long de l'axe de rotation du levier 702 et comporte une saillie radiale 707 en forme de U destinée à venir coopérer avec les moyens de verrouillage en fermeture 200, pour les déverrouiller manuellement.
  • Lorsque l'opérateur bascule, le levier 702 dans le sens horaire (position A en pointillés) en manipulant la première extrémité 705, l'extrémité 707 de la deuxième partie 704 vient en appui contre le levier 206, le levier 206 vient en contact avec l'ergot 208 en saillie du palet 210, celui-ci pivote dans le sens horaire de manière identique à un actionnement électrique, ce qui libère le système de verrouillage en fermeture.
  • Si l'opérateur déplace le levier manuel 702 dans le sens antihoraire (position B en pointillés) en manipulant la première extrémité 705, la deuxième extrémité 706 de la première partie 703 vient en appui contre le levier 606 et provoque le basculement du palet 610 dans le sens horaire de manière identique à un actionnement électrique.
  • La forme du levier 702 permet d'interagir sur les deux plans correspondants au système de verrouillage en fermeture et en ouverture.
  • Ces moyens d'actionnement manuel présentent l'avantage d'être de conception simple et d'être unique pour les moyens de verrouillage en fermeture et en ouverture, ce qui permet de réduire le nombre de pièces de la commande et donc d'en réduire le prix de revient.
  • Selon la présente invention, la platine 4, la came 102, le ressort d'ouverture 402 avec les moyens d'amortissement 500 intégrés et les moyens de verrouillage en fermeture 200 sont disposés dans un même plan et sont agencés de manière à ne pas interférer les uns avec les autres lors du déplacement.
  • Grâce à la présente invention, la commande est très compacte et très robuste, et comporte un nombre de pièces réduit.
  • Sur les figures 6A et 6B, on peut voir un exemple de réalisation d'un appareillage comportant des moyens de manoeuvre du contacteur permettant un montage de ceux-ci en dessous du contacteur et non sur le côté, comme cela est habituel dans les appareillages de l'état de la technique. Ces moyens de manoeuvre peuvent avantageusement être associés à la commande selon la présente invention.
  • Dans l'exemple représenté sur les figures 6A et 6B, les moyens de manoeuvre 800 comportent une barre intermédiaire 802 reliée de manière mobile en rotation à une première extrémité 802.1 à une barre isolante 804 guidée en translation selon un axe Y par une colonne de support isolante 806.
  • Une extrémité supérieure de la tige isolante 804 est reliée à un pôle du contacteur (non représenté), ainsi un déplacement en translation de la tige isolante 804 provoque un déplacement du pôle par rapport à un autre pôle du contacteur, dans un sens de rapprochement ou d'éloignement des deux pôles et donc dans un sens de fermeture ou d'ouverture du contacteur.
  • De manière avantageuse, des manchons de guidage 808 sont également prévus à une extrémité supérieure 806.1 et à une extrémité inférieure 806.2 de la colonne 806.
  • La barre intermédiaire 802 est montée libre en rotation, une deuxième extrémité 802.2 opposée à la première extrémité 802.1, sur un levier 810 qui est monté fixe en rotation sur un arbre de commande 812.
  • Le système formé par la barre intermédiaire 802 et le levier 810 forme un système de bielles transformant un mouvement de rotation de l'arbre en un mouvement de translation de la tige isolante.
  • Ces moyens de manoeuvre permettent de supprimer les efforts parasites et d'avoir une sortie de la bielle intégrée dans la commande au lieu d'une sortie latérale par rapport au commutateur.
  • Les moyens de manoeuvre 800 sont particulièrement adaptés à la commande C selon la présente invention représentée sur les figures 1A à 5, l'arbre 812 est l'arbre 6, le levier 810 est formé par le levier 15 et la barre intermédiaire 802 est montée libre en rotation sur le levier 15.
  • En outre, ces moyens de manoeuvre 800 permettent de réaliser une étanchéité uniquement au niveau de la partie inférieure 814 de l'appareillage et non sur tout l'appareillage.
  • Les moyens de manoeuvre 800 présentent l'avantage de comporter peu de pièces en mouvement, celles-ci étant par ailleurs de taille réduite. Les moyens de manoeuvre sont alors très compacts et consomment peu d'énergie.
  • En outre, les présents moyens de manoeuvre permettent d'éviter le flambage de la tige isolante, qui est provoquée par les contraintes en compression appliquées par les dispositifs de l'état de la technique. En effet, le mouvement de rotation de l'arbre 812 est transformé de manière simple en mouvement linéaire pour être transmis à la tige isolante 804.
  • Sur les figure 7A et 7B, on peut voir un autre exemple de réalisation de moyens de manoeuvre 900 du contacteur selon la présente invention.
  • De manière similaire à l'appareillage des figures 6A à 6B, une tige isolante 904 est montée apte à coulisser dans une colonne de support isolante 906 et est guidée par des manchons 908 au niveau d'extrémités inférieure et supérieure de la colonne 906.
  • Dans cet exemple de réalisation, aucune barre intermédiaire n'est prévue, les moyens de manoeuvre 900 comportent un levier 902 monté fixe par une première extrémité 902.1 en rotation sur un arbre 912 et par une deuxième extrémité 902.2 mobile en rotation sur une extrémité inférieure de la tige isolante 904.
  • Le montage du levier 902 sur la tige isolante est réalisé avec jeu au moyen d'une lumière oblongue 910 afin d'éviter les sollicitations transversales de la tige isolante 904.
  • Le levier 902 est représenté dans deux positions, une position I', dans laquelle le contacteur est ouvert et une position II', dans laquelle le contacteur est fermé.
  • Les moyens de manoeuvre 900 présentent l'avantage de comporter peu de pièces en mouvement, celles-ci étant par ailleurs de taille réduite. Les moyens de manoeuvre sont alors très compacts et consomment peu d'énergie.
  • Les moyens de manoeuvre 900 offrent également l'avantage de moins solliciter la tige isolante en compression.
  • Les moyens de manoeuvre 900 sont également particulièrement adaptés à la commande C selon la présente invention représentée sur les figures 1A à 5, l'arbre 912 est l'arbre principal 6, le levier 902 est formé par le levier 15 muni d'une lumière oblongue au niveau de l'extrémité libre 15.1 du levier 15. Sur la figure 6A, la commande C est placée à gauche des moyens de manoeuvre 900.
  • Sur les figures 8A et 8B, on peut voir un autre exemple de réalisation de moyens de manoeuvre 1000 du contacteur selon la présente invention.
  • De manière similaire à l'appareillage des figures 6A à 6B, une tige isolante 1004 est montée apte à coulisser dans une colonne de support isolante 1006 et est guidée par des manchons 1010 au niveau d'extrémités inférieure et supérieure de la colonne 1006.
  • Dans cet exemple de réalisation, aucune barre intermédiaire n'est prévue, les moyens de manoeuvre comportent un levier 1002 monté fixe en rotation par une première extrémité 1002.1 sur un arbre 1012. Le levier 1002 comporte un secteur angulaire denté 1002.3 engrenant une extrémité inférieure 1004.1 de la tige isolante 1004 munie d'une denture 1004.2 correspondante.
  • Une butée 1014 est prévue à l'extrémité inférieure de la tige isolante 1004 afin d'éviter que le secteur denté ne soit plus en prise avec la partie dentée de la tige isolante.
  • Ainsi une rotation du levier 1002 provoque un déplacement le long de l'axe Y de la tige µ isolante 1004.
  • Les moyens de manoeuvre 1000 présentent l'avantage de comporter peu de pièces en mouvement, celles-ci étant par ailleurs de taille réduite. Les moyens de manoeuvre sont alors très compacts et consomment peu d'énergie.
  • Les moyens de manoeuvre 900 offrent également l'avantage de moins solliciter la tige isolante en compression.
  • Les moyens de manoeuvre 1000 sont eux-aussi particulièrement adaptés à la commande C selon la présente invention représentée sur les figures 1A à 5, l'arbre 1012 est l'arbre principal 6, le levier 1002 est formé par le levier 15 dont le contour comporte un secteur denté. Sur la figure 6A, la commande C est placée à gauche des moyens de manoeuvre 1000. Le secteur denté peut être réalisé avantageusement directement sur le levier 15.
  • Il est également possible d'envisager que le mouvement soit guidé dans le sectionneur par un arbre rotatif 1102 construit dans la colonne de support isolant du sectionneur tel que représenté schématiquement sur la figure 9. L'arbre 1102 traverse sensiblement perpendiculairement une paroi de la colonne 1103 de manière étanche et est apte à tourner autour de son axe. L'arbre 1102 est muni de deux leviers 1104, 1106 à chacune de ses extrémités. Le levier 1104, est monté dans la colonne 1103 et est relié mécaniquement à la tige isolante 1108. Le levier 1106, dit levier extérieur, est disposé à l'extérieur de la colonne et est relié mécaniquement à une tige de transmission d'effort 14 reliée au levier 15. Le levier extérieur 1106 transforme la translation de la tige 14 en un mouvement de rotation de l'arbre 1102. Le levier intérieur 1104 transforme la rotation de l'arbre 1102 en une translation de la tige isolante 1108. Dans cette variante, l'étanchéité est plus facilement réalisable, puisqu'elle est réalisée sur un arbre rotatif et non sur une tige coulissante.
  • Dans une variante de réalisation non représentée, l'arbre principal 6 est coaxial à l'arbre 1102 et est rendu solidaire en rotation de celui-ci, par exemple au moyen d'un manchon. Ainsi, une rotation de l'arbre principal provoque une rotation de l'arbre 1102, et un coulissement du contact mobile. Cette variante est envisageable lorsque l'axe principal de la commande selon l'invention peut être aligné avec l'arbre de commande du commutateur. Cette variante présente l'avantage d'être de réalisation plus simple.
  • Nous allons maintenant décrire le fonctionnement de la commande selon la présente invention.
  • Le commutateur est supposé être en position fermée avec les ressorts 402 et 114 chargé, dans la position représentée sur la figure 1.
  • Lorsqu'un ordre d'ouverture du commutateur est donné, les moyens de commande électriques 212 sont activés provoquant le déplacement du palet 210, les moyens de verrouillage en fermeture 200 sont alors désactivés, libérant la platine 4 qui bascule dans le sens horaire sous l'action du ressort d'ouverture 402.
  • Lorsqu'un ordre de fermeture est donné, les moyens de commande électriques 612 sont activés, provoquant le déplacement du palet et la libération en pivotement du levier 604. Le disque d'entraînement 116 peut alors tourner sous l'action du ressort de fermeture 114, entraînant avec lui la came de fermeture 102. La came de fermeture 102 vient alors en contact avec la platine 4 au niveau du sommet 12.4, provoquant son basculement dans le sens antihoraire. L'arbre principal 6 est entraîné en rotation, provoquant la rotation du levier 15 qui se déplace vers le haut de la tige 14, fermant le commutateur.
  • Le basculement dans le sens antihoraire provoque également le chargement du ressort d'ouverture 402, qui est alors prêt pour une nouvelle phase d'ouverture. Les moyens de verrouillage en fermeture 200 sont également de nouveau actifs.
  • Le chargement du ressort de fermeture 114 a ensuite lieu. Dans une première étape, l'inertie de rotation du disque d'entraînement 116 est utilisée pour charger partiellement le ressort de fermeture 114. Puis, lorsque la vitesse de rotation du disque 116 diminue pour atteindre celle de l'engrenage, la roue libre devient bloquante et le moteur 118 entraîne en rotation le disque d'entraînement 116 complétant la mise en tension du ressort de fermeture jusqu'au dépassement du point mort haut du ressort de fermeture 114. L'indicateur 134 informe de la charge du ressort de fermeture 114, le moteur 118 est arrêté par commutation de l'interrupteur 124 et le ressort de fermeture 114 continue la rotation du disque d'entraînement 116.
  • Le verrouillage en ouverture s'effectue ensuite automatiquement, lorsque le galet 117 atteint à l'appui sur le système de verrouillage en ouverture 600.
  • Lorsqu'un ordre d'ouverture est donné, les moyens de commande électriques 212 sont activés, provoquant le déplacement du palet 210 et la libération en pivotement du levier 204, puis du levier 202. La platine 4 peut alors tourner dans le sens horaire sous l'action du ressort d'ouverture 402, entraînant avec elle l'arbre principal 6 et le levier 15 (exemple représenté sur la figure 9), la tige de transmission d'effort 14 est alors déplacée vers le bas, provoquant l'ouverture du commutateur.
  • L'ouverture et la fermeture du commutateur peuvent également être commandées manuellement par actionnement du levier 702 comme décrit précédemment.
  • Nous avons par conséquent réalisé une commande compacte, robuste et de réalisation simplifiée. Par ailleurs son prix de revient est réduit par rapport aux commandes de l'état de la technique.

Claims (21)

  1. Commande pour commutateur d'appareillage électrique moyennes ou hautes tensions, comportant une platine (4) fixée sur un arbre principal (6) monté mobile en rotation sur au moins une première plaque de montage (2), ledit arbre principal (6) étant orthogonal à la première plaque de montage, et la platine étant orthogonale à l'arbre principal (6), l'arbre principal (6) étant relié au commutateur, dont l'ouverture et la fermeture sont provoquées par une rotation de l'arbre principal (6) apte être mis en rotation par un basculement de ladite platine (4), ladite commande comportant :
    - un actionneur rotatif (100) de fermeture du commutateur avec un moyen de transmission de force (102),
    - un actionneur (400) d'ouverture du commutateur,
    - des moyens de verrouillage en fermeture (200) du commutateur, aptes à appliquer à la platine (4) un effort de verrouillage de la platine (4) dans un état de fermeture du commutateur,
    ladite platine étant connectée à l'actionneur d'ouverture (400), l'actionneur rotatif de fermeture (100) étant apte à venir en contact avec la platine pour la faire pivoter dans un sens de fermeture du commutateur et les moyens de verrouillage en fermeture étant aptes à venir en contact avec la platine pour maintenir le commutateur fermé,
    la platine, l'actionneur d'ouverture (400), le moyen de transmission de force de l'actionneur de fermeture (100) et les moyens de verrouillage en fermeture (200) étant disposés de telle sorte que les efforts appliqués par l'actionneur d'ouverture (400), le moyen de transmission de force de l'actionneur de fermeture (100) et les moyens de verrouillage en fermeture (200) sont sensiblement dans un plan de la platine, dit premier plan.
  2. Commande selon la revendication 1, dans laquelle le moyen de transmission de force (102) comporte une came solidaire en rotation sur un arbre de fermeture (104) parallèle à l'arbre principal (6), destinée à venir en contact avec une deuxième zone de la platine pour appliquer un effort de basculement à la platine fixée à l'arbre principal (6) dans un premier sens de rotation pour provoquer la fermeture du commutateur, ladite came (102) étant solidaire en rotation d'un disque d'entraînement (116) apte à être entraîné en rotation par des moyens de stockage d'énergie élastique (114) comportant un ressort de fermeture (114), ledit ressort de fermeture étant disposé dans un deuxième plan sensiblement parallèle au premier plan, ledit ressort de fermeture (114) étant monté mobile en rotation par une première extrémité sur la première plaque de montage (2) et par une deuxième extrémité sur le disque d'entraînement (116).
  3. Commande selon la revendication 2 comportant des moyens de verrouillage en ouverture (600) aptes à exercer un effort d'immobilisation sur le disque d'entraînement (116) dans un état chargé du ressort de fermeture (112).
  4. Commande selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens pour charger le ressort de fermeture comportent un train de pignons (120), entraîné par un moteur électrique, un pignon engrenant des dents de la périphérie du disque d'entraînement, et dans laquelle le disque d'entraînement, le pignon engrenant le disque d'entraînement et les moyens de verrouillage en ouverture (600) sont disposé sensiblement dans un même troisième plan, parallèle au premier plan.
  5. Commande selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle le ressort de fermeture (114) chevauche la platine (4).
  6. Commande selon l'une quelconque des revendication 2 à 5, dans laquelle l'actionneur d'ouverture (400) comporte un ressort d'ouverture (402) apte à entraîner la platine (4) dans un deuxième sens de rotation opposé au premier sens de rotation, pour provoquer l'ouverture dudit commutateur, le ressort d'ouverture (402) étant monté sur la même face de la première plaque de montage (2) que la platine (4), le ressort de fermeture (114) étant disposé sur une autre face de la première plaque de montage (2), le ressort d'ouverture comportant une première extrémité montée mobile en rotation sur la première plaque de montage du même côté que celui de la première extrémité du ressort de fermeture par rapport à la platine, et une deuxième extrémité montée mobile en rotation sur la platine.
  7. Commande selon la revendication 6, dans laquelle le ressort de fermeture (114) croise le ressort d'ouverture (402).
  8. Commande selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle l'arbre de fermeture (104) se trouve à l'opposé du ressort d'ouverture (402) par rapport à un axe sensiblement parallèle à l'axe du ressort d'ouverture (402) et sécant avec l'arbre principal (6).
  9. Commande selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, dans laquelle les moyens de verrouillage en fermeture (200) coopèrent avec un levier de manoeuvre (20) monté mobile en rotation sur la platine (4).
  10. Commande selon l'une quelconque des revendication 2 à 9 en combinaison avec la revendication 3, comportant des moyens d'actionnement manuel (700) aptes à libérer alternativement les moyens de verrouillage en ouverture (600) et les moyens de verrouillage en fermeture (200) pour permettre la fermeture et l'ouverture du commutateur respectivement, lesdits moyens d'actionnement manuel (700) comportant un levier (702) monté mobile en rotation sur la première plaque de montage (2), disposé entre les moyens de verrouillage en fermeture et les moyens de verrouillage en ouverture.
  11. Commande selon la revendication précédente, dans laquelle le levier est apte à être actionné au niveau d'une première extrémité (705) et destiné à venir en contact par une extrémité avec un levier (606) des moyens de verrouillage en ouverture (600) et par une autre extrémité avec un levier (206) des moyens de verrouillage en fermeture (200) pour faire basculer lesdits leviers (606, 206) et permettre la libération de l'énergie de fermeture et l'énergie d'ouverture respectivement.
  12. Commande selon la revendication précédente, dans laquelle ledit levier (702) comporte une première partie (703) et une deuxième partie (704), la première partie portant une deuxième extrémité (706) apte à coopérer avec le levier (606), apte à désactiver les moyens de verrouillage en ouverture (600), et la deuxième partie comportant une saillie (707) radiale apte à coopérer avec le levier (206), apte à désactiver les moyens de verrouillage en fermeture (200).
  13. Commande selon l'une quelconque des revendications précédentes en combinaison avec la revendication 3, dans laquelle les moyens de verrouillage en fermeture (200) et les moyens de verrouillage en ouverture (600) sont montés de part et d'autre de la première plaque de montage (2).
  14. Commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la platine (4) est répartie dans au moins deux plans parallèles.
  15. Appareillage électrique moyennes et hautes tensions comportant un commutateur muni d'un contact mobile en translation et d'un pôle fixe, et une commande selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  16. Appareillage selon la revendication précédente, dans lequel le commutateur comporte un arbre mobile en rotation autour de son axe et un levier solidaire en rotation de l'arbre, le levier étant connecté au contact mobile en translation, de telle sorte qu'une rotation de l'arbre autour de son axe provoque un déplacement en translation du contact mobile, et dans lequel l'arbre principal (6) et l'arbre du commutateur sont coaxiaux et solidarisés en rotation.
  17. Appareillage selon la revendication 15, dans lequel un levier est solidarisé en rotation de l'arbre principal (6) au niveau de sa saillie de l'une des plaques de montage, ledit levier étant relié au contact mobile.
  18. Appareillage électrique selon la revendication 17, comportant un système de bielle (800) destiné à relier le levier (15) au contact mobile en translation du commutateur.
  19. Appareillage selon la revendication 17, dans lequel le levier (15) est connecté au contact mobile en translation par une pièce mobile (802) en translation.
  20. Appareillage électrique selon la revendication 17, dans laquelle le levier (15) comporte une lumière (910) oblongue dans laquelle est destinée à être montée avec jeu une extrémité d'un élément rigidement lié au pôle mobile en translation du commutateur.
  21. Appareillage électrique selon la revendication 17, dans laquelle le levier (15) comporte un secteur angulaire denté (1002) destiné à engrener une partie dentée rigidement liée au pôle mobile en translation du commutateur.
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