EP2248141A2 - Contacteur à double contact et cheminée d'extinction d'arc - Google Patents

Contacteur à double contact et cheminée d'extinction d'arc

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EP2248141A2
EP2248141A2 EP09705044A EP09705044A EP2248141A2 EP 2248141 A2 EP2248141 A2 EP 2248141A2 EP 09705044 A EP09705044 A EP 09705044A EP 09705044 A EP09705044 A EP 09705044A EP 2248141 A2 EP2248141 A2 EP 2248141A2
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EP
European Patent Office
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contacts
fixed
movable
chimney
contactor
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EP09705044A
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German (de)
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EP2248141B1 (fr
Inventor
Nicolas Quentin
Jean-Pierre Vernier
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Alstom Transport Technologies SAS
Original Assignee
Alstom Transport SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/346—Details concerning the arc formation chamber

Definitions

  • Double contact contactor and arc extinction chimney Double contact contactor and arc extinction chimney.
  • the present invention relates to a contactor, of the type comprising:
  • an insulating body comprising:
  • the contactor comprising at least one moving element movable relative to the first and second fixed contacts and having first and second movable contacts adapted to be brought into selective contact respectively with the first fixed contact and the second fixed contact.
  • Contactors are used for isolation and reconfiguration of high voltage power networks for train power. These contactors are used in particular to supply or set a reference potential successive sections of power rails, so that the rail sections are powered only when they are covered by the tramway to prevent passersby do not can be electrocuted.
  • a number of contactors are known, such as those described in documents FR 2 287 765 and FR 2 308 188.
  • the contactor comprises at least two fixed contacts and two movable contacts carried by a moving element movable between the first and second fixed contacts
  • the pairs of electrical contacts are isolated in chambers which are as far apart as possible, in particular by distributing the pairs of contacts in two directions perpendicular to each other.
  • the object of the invention is to allow a better extinction of the arc in a contactor with a plurality of movable contacts.
  • the invention relates to a contactor of the aforementioned type, characterized in that the body is provided with an arc extinction chimney common to the first and second pairs of fixed and movable contacts, the first and second fixed contacts and the first and second movable contacts being arranged in the same room facing the base of the common chimney.
  • the contactor comprises one or more of the following characteristics:
  • the mobile element comprises a third and a fourth movable contact able to be brought into selective contact with the third and fourth fixed contacts respectively, the first and the third movable contacts are electrically connected.
  • the body is provided with a second arc quenching chimney common to the third and fourth pairs of fixed contacts and mobile, the third and fourth fixed contacts and the third and fourth movable contacts being arranged in the same room facing the base of the second common chimney.
  • the first and second movable contacts are electrically connected to one another.
  • the chimney has arc cutting plates arranged transversely along the axis of the chimney.
  • the mobile assembly is movable in translation and the chimney extends transversely to the axis of translation displacement of the moving assembly.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a contactor according to the invention, the contactor being at rest;
  • FIG. 2 is a view identical to that of Figure 1, the switch being in an activated state;
  • FIGS. 3 and 4 are views of a detail of Figures 1 and 2 illustrating the propagation and extinction of an arc formed between the contacts when switching the contactor to its state of Figures 1 and 2 respectively.
  • the contactor 10 illustrated in Figure 1 comprises, in a housing 11, a connection module 12 and an actuator 14 adapted to control the switching of the connection module 12 from a first state to a second state.
  • connection module 12 comprises first and second input terminals 16, 18 adapted to be connected to unrepresented electrical cables. Each terminal is secured to a first and a second fixed contact 20, 22 respectively.
  • output terminals 24, 26 disposed symmetrically at the input terminals 16, 18 with respect to the X-X axis of symmetry of the contactor.
  • the two terminals 24, 26 comprise third and fourth fixed contacts 28, 30 respectively. These contacts are symmetrical with the first and second contacts 20 and 22 respectively with respect to the X-X axis.
  • the contacts 20, 28 and 22, 30 are coplanar.
  • a moving assembly 32 is slidably movable along the axis X-X between the fixed contacts 20, 28 on the one hand and 22, on the other hand under the control of the actuator 14.
  • the moving element 32 comprises an insulating body 34 carrying a conductive plate 36 mounted to slide relative to the body 34.
  • the body 34 comprises a main rod 38 extending along the X-X axis and slidably mounted along this axis.
  • the rod 34 has a transverse abutment surface 40 adapted to limit the displacement of the plate 36 to the terminals 18 and 26 integral with the housing and to ensure a displacement of the plate 36 to the contacts fixed 20, 28 when the mobile equipment redeploys these same contacts.
  • the rod 38 comprises a collar 42 for supporting a helical spring 44 interposed between the flange 42 and the plate 36.
  • the spring 44 is able to elastically bias the plate 36 against the abutment 40.
  • the plate 36 comprises a conductive bar 46 extending transversely to the rod 38.
  • the bar has a median bore through which the rod 38 is threaded so that the bar slides along the rod 38 between the two stops 42 and 40 while being retained by the jurisdiction 44.
  • the Bar 46 is movable between the planes respectively defined by the first and third fixed contacts 20, 28 and the second and fourth fixed contacts 22, 30.
  • the plate 36 has at the ends of the bar 46 first, second, third and fourth movable contacts respectively noted 50, 52 and 58, 60.
  • the movable contacts 50, 52, 58, 60 are electrically connected to the conductive bar 46 and are able to bear on the fixed facing contacts 20, 22, 28 and 30 and thus provide an electrical connection between them.
  • the actuator 14 comprises an electromagnet 62 comprising a coil 64 surrounded by a carcass 66 both fixedly held in the housing 11 of the contactor.
  • the winding and the carcass are centered along the X-X axis.
  • the electromagnet 62 comprises a magnetic core 68 slidably mounted along the X-X axis inside the carcass 66 and the coil 64.
  • the core 68 is integral with a shaft 70 axially connected to the rod 38 of the moving assembly 32.
  • a return spring 72 is disposed between the moving assembly and the casing 66 to urge the moving assembly 32 away of the actuator, that is to say in a position in which the conductive plate 36 is in contact with the first and third fixed contacts. More specifically, the spring 72 is held compressed between the carcass 66 and a flange 73 forming a stop formed on the rod 38.
  • the coil 64 is connected by a control circuit to a suitable voltage source 74 via a switch 76.
  • the first and second pairs of movable and fixed contacts facing each other on the same side of the bar 46 are contained in the same chamber open towards the outside by a chimney 80 common to the two pairs of contacts. .
  • a chimney 80 common to the two pairs of contacts.
  • Each chimney originates at a pair of movable and fixed contacts.
  • Each chimney extends generally radially with respect to the direction XX. It has plates 82 of fragmentation of an electric arc extending substantially parallel to each other being directed along the axis of the chimney.
  • the contactor operates as follows.
  • the switch 76 is open so that the electromagnet does not act on the moving assembly 32.
  • the spring 72 keeps the moving equipment so that the abutment 40 is in abutment against the plate 36, itself bearing against the output terminal 24 and the input terminal 16. the terminals 18 and 26. In this position, the spring 44 is compressed. A connection between the first and third terminals 16, 24 is then ensured. Indeed, under these conditions, a first contact bridge is established between the first and third movable contacts 50, 58 which are themselves applied against the first and third fixed contacts 20, 28.
  • the switch 76 When the switch 76 is closed, and as illustrated in Figure 2, the core 68 is biased inside the windings so as to compress the spring 72. The moving element is then moved to the electromagnet and the platen 36 is pressed against the second and fourth fixed contacts 22, 30, the abutment 40 has been erased, advancing so that the plate 36 is no longer in abutment against the stop 40. In this position, the plate 36 is maintained in place by the spring 44 compressed between the plate 36 and the collar 42. In this case, the plate 36 forms a second contact bridge between the second and fourth movable contacts 52, 60 themselves applied against the second and fourth fixed contacts 22, 30.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

L'invention concerne un contacteur (10) comportant : un corps isolant (11) comportant : au moins un premier contact (20) fixe; au moins un deuxième contact fixe (22) de rapport au corps (11 ), le contacteur comportant au moins un équipage mobile (34) déplaçable par rapport au premier et au deuxième contacts fixes (20, 22) et présentant un premier et un deuxième contacts mobiles (50, 52) propre à être amenés en contact sélectivement respectivement avec le premier contact fixe (20) et le deuxième contact fixe (22), caractérisé en ce que le corps (11 ) est pourvu d'une cheminée (80) d'extinction d'arc commune aux première et seconde paires de contacts fixes (20, 22) et mobiles (50, 52), les premier et deuxième contacts fixes (20, 22) et les premier et deuxième contacts mobiles (50, 52) étant disposés dans une même chambre en regard de la base de la cheminée commune (80).

Description

Contacteur à double contact et cheminée d'extinction d'arc.
La présente invention concerne un contacteur, du type comportant :
- un corps isolant comportant :
- au moins un premier contact fixe par rapport au corps ;
- au moins un deuxième contact fixe par rapport au corps. le contacteur comportant au moins un équipage mobile déplaçable par rapport au premier et au deuxième contacts fixes et présentant un premier et un deuxième contacts mobiles propres à être amenés en contact sélectivement respectivement avec le premier contact fixe et le deuxième contact fixe.
Des contacteurs sont utilisés pour l'isolement et la reconfiguration des réseaux de puissance haute tension pour l'alimentation des trains. Ces contacteurs sont utilisés notamment pour alimenter ou mettre à un potentiel de référence des tronçons successifs de rails d'alimentation, afin que les tronçons de rails ne soient alimentés que lorsque ceux-ci sont recouverts par le tramway afin d'éviter que des passants ne puissent être électrocutés.
On connaît un certain nombre de contacteurs, tels que ceux décrits dans les documents FR 2 287 765 et FR 2 308 188.
Il est connu que lors de l'ouverture d'un circuit électrique sous tension, un arc électrique est susceptible de se créer entre les contacts s'écartant l'un de l'autre.
Lorsque le contacteur comporte au moins deux contacts fixes et deux contacts mobiles portés par un équipage mobile déplaçable entre les premiers et seconds contacts fixes, il est proposé dans les documents précités d'isoler les paires de contact fixe et contact mobile correspondants, afin d'éviter qu'un éventuel arc électrique ne se propage vers une autre paire de contacts. Ainsi, les paires de contacts électriques sont isolées dans des chambres qui sont aussi écartées que possible, notamment en répartissant les paires de contacts suivant deux directions perpendiculaires l'une à l'autre.
L'invention a pour but de permettre, une meilleure extinction de l'arc dans un contacteur à plusieurs contacts mobiles.
A cet effet, l'invention a pour objet un contacteur du type précité, caractérisé en ce que le corps est pourvu d'une cheminée d'extinction d'arc commune aux première et seconde paires de contacts fixes et mobiles, les premier et deuxième contacts fixes et les premier et deuxième contacts mobiles étant disposés dans une même chambre en regard de la base de la cheminée commune.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le contacteur comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- il comporte un troisième et un quatrième contacts fixes et l'équipage mobile comporte un troisième et un quatrième contacts mobiles propres à être amenés en contact sélectivement respectivement avec le troisième et le quatrième contacts fixes, le premier et le troisième contacts mobiles sont connectés électriquement pour former un premier pont de connexion et les deuxième et quatrième contacts mobiles sont connectés électriquement pour former un second pont de connexion, le corps est pourvu d'une seconde cheminée d'extinction d'arc commune aux troisième et quatrième paires de contacts fixe et mobile, les troisièmes et quatrième contacts fixes et les troisième et quatrième contacts mobiles étant disposés dans une même chambre en regard de la base de la deuxième cheminée commune.
- les premier et deuxième contacts mobiles sont connectés électriquement l'un à l'autre.
- la cheminée comporte des plaques de coupure d'arc disposées transversalement suivant l'axe de la cheminée.
- l'équipage mobile est mobile en translation et la cheminée s'étend transversalement à l'axe de déplacement en translation de l'équipage mobile.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un contacteur selon l'invention, le contacteur étant au repos ;
- la figure 2 est une vue identique à celle de la figure 1 , le contacteur étant dans un état activé ; et
- les figures 3 et 4 sont des vues d'un détail des figures 1 et 2 illustrant la propagation et l'extinction d'un arc formé entre les contacts lors du basculement du contacteur vers son état des figures 1 et 2 respectivement. Le contacteur 10 illustré sur la figure 1 comporte, dans un boîtier 11 , un module de connexion 12 et un actionneur 14 propre à commander la commutation du module de connexion 12 d'un premier état à un second état.
Le module de connexion 12 comporte une première et une deuxième bornes d'entrée 16, 18 propres à être reliées à des câbles électriques non représentés. Chaque borne est solidaire d'un premier et d'un deuxième contact fixes 20, 22 respectivement.
De même, des bornes de sortie 24, 26 disposées symétriquement aux bornes d'entrée 16, 18 par rapport à l'axe X-X de symétrie du contacteur. Les deux bornes 24, 26 comportent des troisième et quatrième contacts fixes 28, 30 respectivement. Ces contacts sont symétriques des premier et deuxième contacts 20 et 22 respectivement par rapport à l'axe X-X. Ainsi, les contacts 20, 28 et 22, 30 sont coplanaires.
Un équipage mobile 32 est monté mobile à coulissement suivant l'axe X-X entre les contacts fixes 20, 28 d'une part et 22, 30 d'autre part sous la commande de l'actionneur 14.
L'équipage mobile 32 comporte un corps isolant 34 portant une platine conductrice 36 montée mobile à coulissement par rapport au corps 34. Le corps 34 comprend une tige principale 38 s'étendant suivant l'axe X-X et montée mobile à coulissement suivant cet axe.
A son extrémité tournée vers l'actionneur 14, la tige 34 présente une surface transversale de butée 40 propre à limiter le déplacement de la platine 36 vers les bornes 18 et 26 solidaires du boîtier et à assurer un déplacement de la platine 36 vers les contacts fixes 20, 28 lorsque l'équipage mobile redéplace ces mêmes contacts.
A son autre extrémité, la tige 38 comporte une collerette 42 d'appui d'un ressort hélicoïdal 44 interposé entre la collerette 42 et la platine 36. Le ressort 44 est propre à solliciter élastiquement la platine 36 contre la butée 40.
La platine 36 comporte un barreau conducteur 46 s'étendant transversalement à la tige 38. Le barreau présente un perçage médian au travers duquel la tige 38 est enfilée de sorte que le barreau coulisse le long de la tige 38 entre les deux butées 42 et 40 tout en étant retenu par le ressort 44. Le barreau 46 est mobile entre les plans définis respectivement par les premier et troisième contacts fixes 20, 28 et les deuxième et quatrième contacts fixes 22, 30.
En regard de ces contacts fixes, la platine 36 présente aux extrémités du barreau 46 des premier, deuxième, troisième et quatrième contacts mobiles notés respectivement 50, 52 et 58, 60.
Les contacts mobiles 50, 52, 58, 60 sont connectés électriquement au barreau conducteur 46 et sont propres à prendre appui sur les contacts fixes en regard 20, 22, 28 et 30 et ainsi assurer une connexion électrique entre eux.
L'actionneur 14 comporte un électro-aimant 62 comprenant un bobinage 64 entouré d'une carcasse 66 tous deux maintenus fixes dans le boîtier 11 du contacteur.
Le bobinage et la carcasse sont centrés suivant l'axe X-X. L'électro-aimant 62 comporte un noyau magnétique 68 monté coulissant suivant l'axe X-X à l'intérieur de la carcasse 66 et du bobinage 64.
Le noyau 68 est solidaire d'un arbre 70 relié axialement à la tige 38 de l'équipage mobile 32. Un ressort de rappel 72 est disposé entre l'équipage mobile et la carcasse 66 pour solliciter l'équipage mobile 32 à l'écart de l'actionneur, c'est-à-dire dans une position dans laquelle la platine conductrice 36 est en contact avec les premier et troisième contacts fixes. Plus précisément, le ressort 72 est maintenu comprimé entre la carcasse 66 et une collerette 73 formant butée ménagée sur la tige 38.
Le bobinage 64 est relié par un circuit de commande à une source de tension adaptée 74 par l'intermédiaire d'un commutateur 76.
Comme illustrée sur la figure 1 , la première et la seconde paires de contacts mobile et fixe en regard disposés d'un même côté du barreau 46 sont contenus dans une même chambre ouverte vers l'extérieur par une cheminée 80 commune aux deux paires de contacts. Ainsi, deux cheminées opposées sont formées.
Chaque cheminée prend naissance au niveau d'une paire de contacts mobiles et fixes. Ainsi, deux contacts fixes, 20, 22 ou 28, 30 et deux contacts mobiles 50, 52 ou 58, 60, se trouvent en regard de la cheminée.
Chaque cheminée s'étend généralement radialement par rapport à la direction X-X. Elle présente des plaques 82 de fragmentation d'un arc électrique s'étendant sensiblement parallèlement les unes aux autres en étant dirigées suivant l'axe de la cheminée.
Le contacteur fonctionne de la manière suivante.
Au repos, et comme illustré sur la figure 1 , l'interrupteur 76 est ouvert de sorte que l'électro-aimant n'agit pas sur l'équipage mobile 32. Dans ces conditions, le ressort 72 maintient l'équipage mobile de sorte que la butée 40 soit en appui contre la platine 36, elle-même en appui contre la borne de sortie 24 et la borne d'entrée 16. les bornes 18 et 26. Dans cette position, le ressort 44 est comprimé. Une mise en relation des première et troisième bornes 16, 24 est alors assurée. En effet, dans ces conditions, un premier pont de contact est établi entre les premier et troisième contacts mobiles 50, 58 qui sont eux-mêmes appliqués contre les premier et troisième contacts fixes 20, 28.
Lorsque l'interrupteur 76 est fermé, et comme illustré sur la figure 2, le noyau 68 est rappelé à l'intérieur des bobinages de manière à comprimer le ressort 72. L'équipage mobile est alors déplacé vers l'électro-aimant et la platine 36 est plaquée contre les deuxième et quatrième contacts fixes 22, 30, la butée 40 s'étant effacée, en avançant de sorte que la platine 36 n'est plus en appui contre la butée 40. Dans cette position, la platine 36 est maintenue plaquée par l'intermédiaire du ressort 44 comprimé entre la platine 36 et la collerette 42. Dans ce cas, la platine 36 forme un second pont de contact entre les deuxième et quatrième contacts mobiles 52, 60 eux-mêmes appliqués contre les deuxième et quatrième contacts fixes 22, 30.
Lors du déplacement de l'équipage mobile vers la position illustrée sur la figure 1 , ou vers la position illustrée sur la figure 2, un arc électrique se crée entre les contacts fixes et mobiles initialement en contact, comme représenté respectivement sur les figures 3 et 4. Cet arc électrique s'épanouit radialement à l'écart des contacts initialement en contact et se propage dans la cheminée.
Lorsque l'arc électrique atteint les plaques 82 de rupture, l'arc électrique se scinde en plusieurs segments successifs, favorisant ainsi son extinction.
On comprend que la même cheminée étant utilisée pour la coupure et l'extinction de l'arc créé par l'une ou l'autre des paires de contacts mobile et fixe disposés en regard de la cheminée, ou s'affranchit de l'utilisation de deux cheminées additionnelles.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Contacteur (10) comportant :
- un corps isolant (11 ) comportant :
- au moins un premier contact (20) fixe par rapport au corps (11 ) ;
- au moins un deuxième contact (22) fixe par rapport au corps (11 ), le contacteur comportant au moins un équipage mobile (32) déplaçable par rapport au premier et au deuxième contacts fixes (20, 22) et présentant un premier et un deuxième contacts mobiles (50, 52) propre à être amenés en contact sélectivement respectivement avec le premier contact fixe (20) et le deuxième contact fixe (22), caractérisé en ce que le corps (11 ) est pourvu d'une cheminée (80) d'extinction d'arc commune aux première et seconde paires de contacts fixe (20, 22) et mobile (50, 52), les premier et deuxième contacts fixes (20, 22) et les premier et deuxième contacts mobiles (50, 52) étant disposés dans une même chambre en regard de la base de la cheminée commune (80).
2.- Contacteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte un troisième et un quatrième contacts fixes (28, 30) et l'équipage mobile (32) comporte un troisième et un quatrième contacts mobiles (58, 60) propres à être amenés en contact sélectivement respectivement avec le troisième et le quatrième contacts fixes (28, 30), en ce que le premier et le troisième contacts mobiles (50, 58) sont connectés électriquement pour former un premier pont de connexion et les deuxième et quatrième contacts mobiles (52, 60) sont connectés électriquement pour former un second pont de connexion et en ce que le corps (11 ) est pourvu d'une seconde cheminée (80) d'extinction d'arc commune aux troisième et quatrième paires de contacts fixe (28, 30) et mobile (58, 60), les troisièmes et quatrième contacts fixes et les troisième et quatrième contacts mobiles (58, 60) étant disposés dans une même chambre en regard de la base de la deuxième cheminée commune (80).
3.- Contacteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les premier et deuxième contacts mobiles (50, 52) sont connectés électriquement l'un à l'autre.
4.- Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cheminée (80) comporte des plaques (82) de coupure d'arc disposées suivant l'axe de la cheminée (80).
5.- Contacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équipage mobile (32) est mobile en translation et la cheminée (80) s'étend transversalement à l'axe de déplacement en translation de l'équipage mobile (32).
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