FR2664426A1 - Commutateur. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un commutateur. Selon l'invention, il comprend un élément (2) auquel sont fixés deux contacts mobiles (3A, 3B), des éléments (5A, 5B) auxquels sont fixés des contacts fixes (4A, 4B), un dispositif d'entraînement électromagnétique (17), une première tige de commande (17E), une seconde tige de commande (8), un guidage fixe (7) et des plaques (11A, 11B) d'extinction d'arc. L'invention s'applique notamment à l'industrie électrique.
Description
La présente invention se rapporte à un commutateur ayant une fonction de
commutation d'un courant de charge et une autre fonction de limitation d'un courant excessivement élevé comme un courant de court-circuit. On connaît traditionnellement divers commutateurs du type mentionné Un exemple d'un tel commutateur conventionnel est révélé, par exemple, dans la demande de brevet en Allemagne de l'Ouest No 3713412 et est montré à la figure 16 En se référant à la figure 16, le commutateur montré comporte un coffret de l'arc 1 dans lequel est reçu un élément 2 pour des contacts mobiles Deux contacts mobiles 3 A et 3 B sont fixés aux portions extrêmes opposées de l'élément 2 pour contacter deux contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement Les contacts fixes 4 A et 4 B sont fixés à deux éléments 5 A et B pour les contacts fixes, respectivement, qui à leur tour sont fixés à deux bases 6 A et 6 B au moyen de vis,
non représentées, respectivement.
Le coffret 1 de l'arc a un guidage 7 qui est monté fixement à l'intérieur et comporte de plus une seconde tige de commande 8 ayant une première portion 8 A prévue pour un mouvement vertical dans le guidage 7 et une seconde portion 8 B intégralement formée sur et s'étendant latéralement d'une extrémité inférieure de la première portion 8 A L'élément 2 est placé à l'autre extrémité ou extrémité supérieure de la première portion 8 A de la tige de commande 8 et l'élément 2 et la tige 8 sont normalement sollicités vers le bas par un premier ressort 9 fixé dans le guidage 7 Deux groupes de plaques d'extinction d'arc l A et 11 B en un matériau de métal magnétique sont disposés sur les côtés opposés de l'élément 2 pour les contacts mobiles, pour éteindre les arcs 10 A et l OB qui peuvent se produire entre les contacts mobiles 3 A et 3 B et les contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement. Un coffret 12 du mécanisme de commande est fixé au fond du coffret 1 de l'arc et il reçoit un électro-aimant 13 L'électro-aimant 13 comporte un noyau en fer fixe 13 A, un noyau en fer mobile 13 B et une bobine 13 C Un premier organe de transmission 14 est fixé au noyau en fer mobile 13 B de l'électro-aimant 13 Un second organe de transmission 15 est supporté pour un mouvement pivotant autour d'un arbre fixe 15 A et est normalement sollicité à une portion extrême par un second ressort 16 de manière que sa portion extrême soit maintenue en contact avec une extrémité supérieure du premier organe de transmission 14 tandis que son autre portion extrême est maintenue en contact avec une face inférieure de la
seconde portion 8 B de la tige 8.
Un dispositif électromagnétique d'entraînement 17 est placé dans le coffret 12 du mécanisme de commande et il comporte un noyau en fer fixe 17 A, un noyau en fer mobile 17 B, une bobine 17 C, un ressort de sollicitation 17 D et une première tige de commande 17 E Les extrémités opposées de la bobine 17 C sont électriquement connectées au premier contact fixe 5 A et à une première borne 18 A au moyen de premier et second fils conducteurs 19 A et 19 B, respectivement Une seconde borne 18 B est électriquement connectée au second contact 5 B. En fonctionnement, quand la bobine 13 C de l'électro-aimant 13 est excitée, le noyau en fer mobile 13 B de l'électro-aimant 13 est attiré vers son noyau en fer fixe 13 A pour déplacer le premier organe de transmission 14 qui lui est fixé, vers le haut Ensuite, le premier organe de transmission 14 fait pivoter le second organe de transmission 15 en sens anti-horaire sur la figure 16 autour de l'arbre fixe 15 A jusqu'à la position montrée à la figure 17 En conséquence, l'élément 2 pour les contacts mobiles et la seconde tige 8 sont déplacés vers le bas par la force de sollicitation du premier ressort 9 sous l'effet du guidage 7 Par suite, les contacts mobiles 3 A, 3 B sur l'élément 2 viennent en contact avec les contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement, comme on peut le voir sur la figure 17, pour permettre au courant de charge de s'écouler entre les première et seconde bornes 18 A et 18 B au moyen de l'élément 2 des contacts mobiles Ce courant de charge s'écoule également à travers la bobine 17 C du dispositif
électromagnétique d'entraînement 17.
Alors, quand la bobine 13 C de l'électro-aimant 13 est désexcitée, les premier et second organes de transmission 14 et 15, le noyau en fer mobile 13 B de l'électro-aimant 13, la seconde tige de commande 8 et l'élément 2 retournent à leur position respective de repos montrée à la figure 16 du fait de la force de sollicitation du second ressort 16 Lors du mouvement de l'élément 2 vers le haut, des arcs 1 OA et l OB peuvent se former entre les contacts mobiles 3 A et 3 B et les contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement Les arcs 1 OA et l OB sont attirés vers et déformés par les plaques en métal magnétique d'extinction des arcs l A et 11 B, comme cela est indiqué en 10 C et 10 D, respectivement Ces arcs C et 1 OD sont refroidis par les plaques en métal d'extinction des arcs li A, 11 B et en conséquence, ils
sont éteints à un point zéro de courant alternatif.
S'il se produit un court-circuit à la condition du commutateur qui est montrée à la figure 17, alors un courant élevé s'écoule à travers la bobine 17 C du dispositif électromagnétique d'entraînement 17 En conséquence, le noyau en fer mobile 17 B du dispositif 17 est attiré vers le noyau en fer fixe 17 A pour déplacer la première tige de commande 17 E vers le haut, à la position montrée à la figure 18 En conséquence, la seconde tige de commande 8 et le contact mobile 2 sont déplacés vers le haut par la première tige de commande 17 E Par suite, des arcs 10 A et l OB peuvent se former entre les contacts mobiles 3 A et 3 B et les contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement Dans ce cas également les arcs 10 A et l OB sont attirés vers et déformés ou allongés par les plaques magnétiques en métal d'extinction d'arc li A et 11 B pour
former les arcs indiqués en 1 OC et 1 OD sur la figure 16.
En conséquence, la résistance des arcs augmente et par suite le courant de court-circuit est limité Ce courant de court-circuit est interrompu par un disjoncteur, non représenté. Tandis que le commutateur conventionnel est construit et fonctionne à la manière ci-dessus décrite, comme la seconde tige de commande 8 est disposée en relation espacée à une distance relativement importante d'une ligne axiale X-Y de la première tige 17 E, la seconde tige de commande 8 peut être déplacée vers le haut, dans le guidage 7, à la condition inclinée montrée à la figure 18 Dans ce cas, il se produit une force importante de frottement entre la seconde tige de commande 8 et le guidage 7 qui retarde le mouvement de la seconde tige 8 vers le haut, diminuant ainsi la vitesse du mouvement de séparation des contacts mobiles 3 A et 3 B et des contacts fixes 4 A et 4 B Là, si l'on suppose que le courant de court-circuit est alors, par exemple, de l O Ok A de valeur effective, l'allure d'augmentation du courant de court-circuit est très élevée à 5,3 x 10 A/s et, en conséquence, le courant de court-circuit augmente brusquemment En conséquence, même si le mouvement de la seconde tige 8 N 'est retardé que de 1/1000 seconde, le courant de court-circuit augmente de 53 k A Par conséquent, un disjoncteur connecté en série avec le commutateur doit avoir une haute capacité d'interruption Par ailleurs, comme l'énergie de l'arc dans le commutateur est très élevée, une dégradation possible du commutateur peut être très grave En outre, la quantité de gaz chaud conducteur à évacuer du commutateur est augmentée par cette forte énergie de l'arc et peut provoquer un accident de défaut de masse ou peut même blesser un être humain De plus, la pression à l'intérieur du commutateur peut augmenter au point de le
dégrader ou de la détruire.
La présente invention a pour objet de procurer un commutateur, supérieur par sa performance de
limitation du courant.
Afin d'atteindre l'objectif ci-dessus, selon un aspect de la présente invention, on prévoit un commutateur qui comprend un élément pour contacts mobiles auxquels est fixée une paire de contacts mobiles, une paire de contacts fixes pour contacter individuellement les contacts mobiles, une paire d'éléments pour les contacts fixes auxquels sont individuellement fixés les contacts fixes, un dispositif électromagnétique d'entratnement ayant un noyau en fer fixe et un noyau en fer mobile ainsi qu'une bobine électriquement connectée en série à l'un des éléments pour contacts fixes, une première tige de commande pour transmettre le mouvement du noyau en fer mobile, une seconde tige de commande disposée entre l'élément pour contacts mobiles et la première tige de commande pour transmettre le mouvement de cette première tige de commande à l'élément des contacts mobiles, la seconde tige de commande ayant une première portion, et un guidage fixe pour guider la première portion de la seconde tige de commande pour un mouvement le long de sa ligne axiale, l'élément pour les contacts mobiles étant placé adjacent à une extrémité axiale de la première portion de la seconde tige, la seconde tige ayant de plus une seconde portion à son autre extrémité axiale pour contacter la première tige de commande, laquelle est disposée de manière que sa ligne axiale soit en alignement avec la ligne axiale de la
première portion de la seconde tige de commande.
Avec ce commutateur, comme la première tige de commande est disposée de manière que sa ligne axiale soit en alignement avec la ligne axiale de la première portion de la seconde tige de commande, la force de frottement qui agit sur la seconde tige de commande quand la première est manoeuvrée par le noyau en fer mobile du
dispositif électromagnétique d'entraînement est réduite.
En conséquence, la vitesse d'ouverture des contacts mobiles est élevée et la performance de limitation du
courant du commutateur est importante.
Selon un autre aspect de la présente invention, on prévoit un commutateur qui comprend un élément pour contacts mobiles auxquels sont fixés deux contacts mobiles, une paire de contacts fixes pour contacter individuellement les contacts mobiles, une paire d'éléments pour contacts fixes auxquels sont individuellement fixés les contacts fixes, un dispositif électromagnétique d'entraînement ayant un noyau en fer fixe et un noyau en fer mobile ainsi qu'une bobine électriquement connectée en série avec l'un des éléments pour contacts fixes, une première tige de commande pour transmettre le mouvement du noyau en fer mobile à l'élément pour contacts mobiles, un électro-aimant ayant un noyau en fer fixe et un noyau en fer mobile ainsi qu'une bobine électriquement isolée des éléments pour contacts fixes, un organe de transmission pour transmettre le mouvement du noyau en fer mobile de l'électro-aimant, et une seconde tige de commande pour transmettre le mouvement de l'organe de transmission à l'élément pour contacts mobiles, la seconde tige étant traversée d'un trou axial, la première tige étant partiellement fixée dans le trou de la seconde tige de
commande.
Avec ce commutateur, comme la première tige de commande est prévue pour un mouvement dans le trou axial formé dans la seconde tige de commande, les contacts mobiles sont rapidement ouverts par le dispositif électromagnétique En conséquence, le commutateur a une forte performance de limitation du courant du fait de
cette ouverture rapide des contacts mobiles.
Selon un autre aspect de la présente invention, on prévoit un commutateur qui comprend un élément pour contacts mobiles auxquels sont fixés deux contacts mobiles, une paire de contacts fixes pour individuellement contacter les contacts mobiles, une paire d'éléments pour contacts fixes auxquels sont individuellement fixés les contacts fixes, un dispositif d'entraînement électromagnétique comportant un noyau en fer fixe et un noyau en fer mobile ainsi qu'une bobine, une tige de commande pour transmettre le mouvement du noyau en fer mobile et ouvrir les contacts mobiles par rapport aux contacts fixes quand un courant excessivement élevé s'écoule à travers la bobine, un organe de transmission disposé pour déplacer l'élément pour contacts mobiles, un électro-aimant disposé d'un côté du dispositif électromagnétique d'entraînement pour commander à distance le mouvement de contact des contacts mobiles avec les contacts fixes au moyen de l'organe de transmission, une paire de bornes, un premier conducteur pour connecter électriquement une extrémité de la bobine à l'un des éléments pour contacts fixes, un second conducteur pour connecter électriquement l'autre extrémité de la bobine à l'une des bornes, le dispositif électromagnétique d'entraînement étant disposé en dessous de la tige de commande, et un transformateur de courant disposé de l'autre côté du dispositif électromagnétique d'entraînement pour détecter le courant électrique entre les contacts fixes, l'un des premier et second conducteurs s'étendant à travers le transformateur
de courant.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe et en élévation latérale d'un commutateur montrant un premier mode de réalisation préféré de la présente invention; les figures 2 et 3 sont des vues similaires mais montrant le commutateur de la figure 1 en différentes conditions de fonctionnement; la figure 4 est une vue en élévation de côté d'une modification du commutateur de la figure 1; la figure 5 est une vue en élévation de côté d'un commutateur montrant un second mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 6 est une vue en coupe agrandie faite suivant la ligne V-W de la figure 5; les figures 7 et 8 sont des vues similaires à la figure 5 mais montrant le commutateur en diverses conditions de fonctionnement; les figures 9 et 10 sont des vues en coupe faites suivant la ligne V-W de la figure 5 mais montrant d'autres sections d'une seconde tige de commande du commutateur; les figures 11 à 13 sont des vues en élévation latérale de différentes modifications du commutateur de la figure 5; les figures 14 et 15 sont des vues en élévation latérale d'un commutateur montrant un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention la figure 16 est une vue en coupe et en élévation latérale d'un commutateur conventionnel; et les figures 17 et 18 sont des vues similaires mais montrant le commutateur de la figure 16 en
différentes conditions de fonctionnement.
En se réfèrant d'abord à la figure 1, elle montre un commutateur selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention Le commutateur montré comporte un coffret 1 pour l'arc dans lequel est reçu un élément 2 pour contacts mobiles Deux contacts mobiles 3 A et 3 B sont fixés aux portions extrêmes opposées de l'élément 2 pour contacter deux contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement Les contacts fixers 4 A et 4 B sont fixés à deux éléments 5 A et 5 B, respepctivement, qui à leur tour sont fixés à deux bases 6 A et 6 B, respectivement, au moyen de vis qui ne sont pas représentées. A l'intérieur du coffret 1 pour l'arc est monté fixement un guidage 7 et il comprend de plus une seconde tige de commande 8 ayant une première portion 8 A s'adaptant pour un mouvement vertical dans le guidage 7 et une seconde portion 8 B intégralement formée sur et s'étendant latéralement d'une extrémité inférieure de la première portion 8 A L'élément 2 est placé à l'autre extrémité ou extrémité supérieure de la première portion 8 A de la seconde tige 8 à travers le guidage 7 et l'élément 2 et la seconde tige de commande 8 sont normalement sollicités vers le bas par un premier ressort 9 fixé dans le guidage 7 Une paire de groupes de plaques d'extinction d'arc li A et 11 B qui sont faites en un matériau d'un métal magnétique est disposée sur les côtés opposés de l'élément 2 pour les contacts mobiles afin d'éteindre les arcs 10 A et l OB qui peuvent se former entre les contacts mobiles 3 A et 3 B et les contacts fixes
4 A et 4 B, respectivement.
Un coffret 12 du mécanisme de commande est fixé au fond du coffret 1 de l'arc et il reçoit un électro-aimant 13 L'électro-aimant 13 comporte un noyau en fer fixe 13 A, un noyau en fer mobile 13 B et une bobine 13 C Un premier organe de transmission 14 est fixé au noyau en fer mobile de l'électro-aimant 13 Un second organe de transmission 15 est supporté pour un mouvement pivotant autour d'un arbre fixe 15 A et est normalement sollicité à une portion extrême par un second ressort 16 de manière que sa portion extrême soit maintenue en contact avec une extrémité supérieure du premier organe de transmission 14 tandis que son autre portion extrême est maintenue en contact avec une face inférieure de la
seconde portion 8 B de la seconde tige de commande 8.
Un dispositif électromagnétique d'entraînement 17 est placé dans le coffret 12 pour le mécanisme de commande et il comporte un noyau en fer fixe 17 A, un noyau en fer mobile 17 B, une bobine 17 C et un ressort de sollicitation 17 D ainsi qu'une première tige de commande 17 E La seconde portion 8 B du second organe 8 est disposée pour un engagement avec une extrémité supérieure de la première tige de commande 17 E du dispositif électromagnétique d'entraînement 17 Les extrémités opposées de la bobine 17 C sont électriquement connectées au premier contact fixe 5 A et à une première borne 18 A par des premier et second conducteurs 19 A et 19 B, respectivement Une seconde borne 18 b est électriquement connectée au second contact 5 B. Le commutateur du premier mode de réalisation décrit ci-dessus est caractérisé en ce que, comme on peut le voir à la figure 1, la première tige de commande 17 E est alignée avec la première portion 8 A qui sert de guidage pour le glissement de la seconde tige de commande 8 c'est-à-dire que la ligne axiale X-Y de la première tige de commande 17 E ou, plus précisément, une extension supérieure de cette ligne axiale X-Y, coïncide ou est alignement avec l'axe de la première portion 8 A de la
seconde tige de commande 8.
En fonctionnement, quand la bobine 13 C de l'électro-aimant 13 est excitée, le noyau en fer mobile 13 B de l'électro-aimant 13 est attiré vers le noyau en fer fixe 13 A pour déplacer le premier organe de transmission 14 qui lui est fixé, vers le haut Ensuite, le second organe de transmission 15 est pivoté en sens anti-horaire sur la figure 1 autour de l'axe fixe 15 A par le premier organe de transmission 14 jusqu'à la position montrée à la figure 2 En conséquence, l'élément pour les contacts mobiles 2 et la seconde tige de commande 8 sont descendus par la force de sollicitation du premier ressort 9 sous l'effet du guidage 7 Par suite, les contacts mobiles 3 A et 3 B sur l'élément 2 viennent en contact avec les contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement, comme on peut le voir sur la figure 2 pour permettre au courant de charge de s'écouler entre les première et seconde bornes 18 A et 18 B par l'élément 2 pour les contacts mobiles et également par la bobine 17 C du
dispositif électromagnétique d'entraînement 17.
Alors, quand la bobine 13 C de l'électro-aimant 13 est désexcitée, les premier et second organes de transmission 14 et 15, le noyau en fer mobile 13 B de l'électro-aimant 13, la seconde tige de commande 8 et l'élément 2 pour les contacts mobiles retournent à leur position respective de repos que l'on peut voir à la figure 1 du fait de la force de sollicitation du second ressort 16 Lors du mouvement de l'élément 2 vers le haut, des arcs 1 OA et l OB peuvent se produire entre les contacts mobiles 3 A et 3 B et les contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement Les arcs 1 OA et l OB sont attirés vers et déformés par les plaques d'extinction d'arc li A et 11 B en un métal magnétique comme cela est indiqué en la C et 10 D sur la figure 1, respectivement De tels arcs l C et 1 OD sont refroidis par les plaques en métal li A et ll B et, en conséquence, sont éteints à un point zéro du courant alternatif. S'il se produit un court-circuit dans une telle condition du commutateur que l'on peut voir à la figure 2, alors un courant élevé s'écoule à travers la bobine 17 C du dispositif électromagnétique d'entraînement 17 En conséquence, le noyau en fer mobile 17 B du dispositif 17 est attiré vers le noyau en fer fixe 17 A pour déplacer la première tige de commande 17 vers le haut à la position montrée à la figure 2 En conséquence, la seconde tige 8 et l'élément 2 pour les contacts mobiles sont déplacés vers le haut par la première tige 17 E Par suite, des arcs 10 A et l OB peuvent se former entre les contacts mobiles 3 A et 3 B et les contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement Dans ce cas également, les arcs 10 A et l OB sont attirés vers et déformés ou allongés par les plaques en métal magnétique d'extinction d'arc li A et 11 B pour former des arcs tels qu'indiqués en 10 C et 1 OD sur la figure 3 En conséquence, la résistance des arcs augmente et par suite le courant de court-circuit est limité Un tel courant de court-circuit est interrompu
par un disjoncteur non représenté.
Avec le commutateur du premier mode de réalisation décrit ci-dessus, comme les première et seconde tiges de commande 17 E et 8 sont disposées de manière que la première portion 8 A servant de portion coulissante de guidage de la seconde tige 8 soit disposée sur la ligne axiale X-Y de la première tige 17 E, la seconde tige 8 est déplacée régulièrement dans le guidage 7 et la force de frottement est faible En conséquence, lors d'une interruption due à un courant élevé, la seconde tige 8 peut être déplacée à vitesse rapide et en conséquence les contacts mobiles 3 A et 3 B sont ouverts à une vitesse rapide, augmentant ainsi brusquemment les longueurs des arcs 1 OA et l OB Par suite, les résistances électriques des arcs 1 OA et l OB sont accrues brusquemment pour ainsi limiter le courant de court-circuit En conséquence, le commutateur a une forte performance de limitation de courant Par ailleurs, comme le commutateur du présent mode de réalisation comporte l'électro-aimant 13, une commutation à distance du courant de charge peut être accomplie et, en outre, comme l'électroaimant 13
est placé le long du dispositif d'entraînement électro-
magnétique 17, la hauteur totale du commutateur est
réduite en conséquence.
En se référant maintenant à la figure 4, elle montre une modification du commutateur de la figure 1 décrit ci-dessus Le commutateur modifié comporte un mécanisme additionnel à celui de la figure 1 Le mécanisme additionnel est une section de disjoncteur 20 comprenant un bottier 21, un élément pour contact fixe 23 disposé dans le boîtier 21 et auquel est fixé un contact fixe 22, un élément pour contact mobile 26 supporté pour un mouvement pivotant autour d'un arbre fixe 25 et ayant un contact mobile 24 qui lui est fixé pour un contact avec le contact fixe 22 de l'élément 23, un mécanisme de commande 27 pour faire pivoter l'élément 26 pour le contact mobile autour de l'arbre fixe 25 pour ouvrir automatiquement le contact mobile 24 de l'élément 26 lorsqu'un courant excessivement élevé s'écoule et également pour ouvrir le contact mobile 24 par opération manuelle d'une poignée 28, et un certain nombre de plaques d'extinction d'arcs 29 pour éteindre un arc qui peut se produire entre le contact mobile 24 et le contact
fixe 22.
Avec le commutateur modifié, si un courant excessivement élevé, tel que, par exemple, un courant de court-circuit, s'écoule, le mécanisme de commande 27 de la section de disjoncteur 20 fonctionne automatiquement pour ouvrir le contact mobile 24, ensuite un arc peut se produire entre le contact mobile 24 et le contact fixe 22 Un tel arc est éteint par les plaques en métal d'extinction de l'arc 29 Ensuite, la condition ouverte du contact mobile 24 est maintenue par le fonctionnement du mécanisme de commande 27 En conséquence, le commutateur modifié permet d'effectuer l'interruption d'un courant excessivement élevé Il faut noter que l'ouverture ou la fermeture du courant de charge peuvent être accomplies par l'opération manuelle de la poignée 28. En se réfèrant maintenant à la figure 5, elle montre un commutateur selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention Le commutateur montré comporte un coffret 1 de l'arc dans lequel est reçu un élément 2 pour contacts mobiles Deux contacts mobiles 3 A et 3 B sont fixés aux portions extrêmes opposées de l'élément 2 pour contacter une paire de contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement Les contacts fixes 4 A et 4 B sont fixés à deux éléments 5 A et 5 B pour contacts fixes, respectivement, qui à leur tour sont fixés à deux bases 6 A et 6 B, respectivement, au moyen de vis qui ne sont pas
représentées.
Le coffret 1 de l'arc a un guidage 7 qui est monté fixement à l'intérieur de celui-ci et il comporte de plus une seconde tige de commande 8 ayant une première portion 8 A fixée pour un mouvement vertical dans le guidage 7 et une seconde portion 8 B intégralement formée sur et s'étendant latéralement à partir d'une extrémité inférieure de la première portion 8 A Dans la seconde tige 8 est formée un trou axial 8 C le long de l'axe de la première portion 8 A L'élément 2 pour contacts mobiles est placé à l'autre extrémité ou extrémité supérieure de la première portion 8 A de la seconde tige 8 à travers le guidage 7 et l'élément 2 et la seconde tige sont normalement sollicités vers le bas par un premier ressort 9 fixé dans le guidage 7 Deux groupes de plaques d'extinction d'arc li A et ii B, faites en un matériau de métal magnétique, sont disposés sur les côtés opposés de l'élément 2 pour contacts mobiles pour l'extinction des arcs i O A et l OB qui peuvent se produire entre les contacts mobiles 3 A et 3 B et les contacts fixes 4 A et 4 B,
respectivement.
Un coffret 12 du mécanisme de commande est fixé au fond du coffret 1 de l'arc et un électro-aimant 13 y est disposé en condition électriquement isolée par rapport aux éléments 5 A et 5 B L'électro-aimant 13 comporte un noyau en fer fixe 13 A, un noyau en fer mobile 13 B et une bobine 13 C Un premier organe de transmission 14 est connecté pour transmettre le mouvement du noyau en fer mobile 13 B de l'électro-aimant 13 à un second organe de transmission 15 et le second organe de transmission 15 est supporté pour un mouvement pivotant autour d'un arbre fixe 15 A pour transmettre le mouvement du premier organe de transmission 14 à la seconde tige 8 Le second organe de transmission 15 est normalement sollicité à sa portion extrême par un second ressort 16 de manière que sa portion extrême soit maintenue en contact avec une extrémité supérieure du premier organede transmission 14 tandis que son autre portion extrême est maintenue en contact avec une face inférieure de la seconde portion 8 B
de la seconde tige 8.
Un dispositif électromagnétique d'entraînement 17 est placé dans le coffret 12 du mécanisme de commande et il comporte un noyau en fer fixe 17 A, un noyau en fer mobile 17 B, une bobine 17 C, un ressort de sollicitation 17 D et une première tige de commande 17 E La bobine 17 C est électriquement connectée en série avec l'un des contacts fixes 5 A et 5 B et la première tige 17 E s'adapte partiellement dans le trou axial 8 Cde la seconde tige 8 comme le montre la vue en coupe de la figure 6, faite suivant la ligne V-W de la figure 5 Les extrémités opposées de la bobine 17 C sont électriquement connectées au premier élément 5 A et une première borne 18 A au moyen de premier et second fils ou conducteurs 19 A et 19 b respectivement Une seconde borne 18 B est électriquement connectée au second élément 5 B. En fonctionnement, quand la bobine 13 C de l'électro-aimant 13 est excitée, le noyau en fer mobile 13 B de l'électro-aimant 13 est attiré vers le noyau en fer fixe 13 A pour déplacer le premier organe de transmission 14 qui lui est connecté, vers le haut. Ensuite, le second organe de transmission 15 est pivoté en sens anti-horaire sur la figure 5, autour de l'arbre fixe 15 A par le premier organe de transmission 14 En conséquence, l'élément 2 pour contacts mobiles et la seconde tige 8 sont descendus par la force de sollicitation du premier ressort 9, sous l'effet du guidage 7, à une position montrée à la figure 7 Par suite, les contacts mobiles 3 A et 3 B sur l'élément 2 viennent en contact avec les contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement, comme on peut le voir à la figure 7 pour permettre au courant de charge de s'écouler entre les première et seconde bornes 18 A et 18 B par l'élément 2 pour contacts mobiles et également par la bobine 17 C du
dispositif d'entraînement électromagnétique 17.
Alors, quand la bobine 13 C de l'électro-aimant 13 est désexcitée, les premier et second organes de transmission 14 et 15, le noyau en fer mobile 13 B de l'électro-aimant 13, la seconde tige 8 et l'élément 2 pour contacts mobiles retournent à leur position de repos montrée à la figure 5 par la force de sollicitation du second ressort 16 Lors du mouvement de l'élément 2 pour contacts mobiles vers le haut, des arcs 1 OA et l OB peuvent se produire entre les contacts mobiles 3 A et 3 B et les contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement Les arcs 10 A et l OB sont attirés vers et déformés par les plaques en métal magnétique d'extinction l A et 11 B comme cela est indiqué en 1 OC et 10 D, respectivement, sur la figure De tels arcs 1 OC et 1 OD sont refroidis par les plaques ll A et 11 B et en conséquence sont éteints à un point zéro
de courant alternatif.
Si un court-circuit se produit dans la condition du commutateur qui est montrée à la figure 7, alors un courant élevé s'écoule à travers la bobine 17 C du dispositif d'entraînement électromagnétique 17 En conséquence, le noyau en fer mobile 17 B du dispositif d'entraînement électromagnétique 17 est attiré vers le noyau en fer fixe 17 A pour déplacer la première tige 17 E vers le haut, à la position montrée à la figure 8 En conséquence, l'élément 2 est déplacé vers le haut par la première tige 17 E Par suite, des arcs 1 OA et l OB peuvent se former entre les contacts mobiles 3 A et 3 B et les contacts fixes 4 A et 4 B, respectivement Dans ce cas également les arcs 1 OA et l OB sont attirés vers et déformés ou allongés par les plaques en métal magnétique d'extinction d'arc li A et 11 B pour former les arcs indiqués en 1 OC et l OD sur la figure 8 En conséquence, la résistances des arcs augmente et par suite le courant de court-circuit est limité Un tel courant de court-circuit est interrompu par un disjoncteur non
représenté.
Avec le commutateur du second mode de réalisation ci-dessus décrit, comme la seconde tige de commande est traversée d'un trou axial et que la première tige est disposée de manière à pouvoir se déplacer dans ce trou axial, la force importante de frottement n'agit pas du tour sur la seconde tige Par ailleurs, l'élément pour contact mobile est entraîné directement par la première tige de commande de petite taille et par conséquent d'un faible poids En conséquence, lorsqu'un courant excessivement élevé s'écoule, le contact mobile est rapidement ouvert par le dispositif d'entraînement électromagnétique Par suite, des arcs éventuellement produits entre les contacts fixes et les contacts mobiles se trouvent brusquemment allongés et la résistance de l'arc est rapidement accrue et en conséquence le commutateur a une performance supérieure de limitation de courant. Il faut noter que, tandis que l'aire en coupe de la seconde tige 8 dans le commutateur du second mode de réalisation décrit ci-dessus a la forme rectangulaire que l'on peut voir à la figure 6, elle peut également avoir la forme circulaire montrée à la figure 9 Par ailleurs, tandis que l'aire en coupe du trou axial de la seconde tige 8 peut avoir une forme circulaire telle que celle montrée à la figure 6, elle peut également avoir la forme carrée montrée à la figure 9 ou une forme
différente telle que celle montrée à la figure 10.
Par ailleurs, la première tige 17 E peut être divisée en deux parties de la façon montrée à la figure 11 ou à la figure 12 Dans chacun de ces cas, l'une des deux parties est fixée au noyau en fer mobile du dispositif d'entraînement électromagnétique 17 tandis que l'autre partie est connectée à l'élément 2 pour contacts mobiles en condition axialement alignée avec la première partie. En se réfèrant maintenant à la figure 13, elle montre une modification du commutateur de la figure 5
décrit ci-dessus.
Comme pour le commutateur modifié montré à la figure 5, ce présent commutateur modifié comporte également une section de rupteur 20 ayant un boîtier 21, un élément pour contacts fixes 23 disposé dans le boîtier 21 et ayant un contact fixe 22 qui lui est fixé, un élément pour contacts mobiles 26 supporté pour un mouvement pivotant autour d'un arbre fixe 25 et ayant un contact mobile 24 qui y est fixé pour un contact avec le contact fixe 22 de l'élément 23, un mécanisme de commande 27 pour faire pivoter l'élément 26 autour de l'arbre fixe 25 pour ouvrir le contact mobile 24 de l'élément 26 lorsqu'un courant excessivement élevé s'écoule et pour également ouvrir le contact mobile 24 par opération manuelle d'une poignée 28 et d'un certain nombre de plaques 29 d'extinction d'arcs pour éteindre un arc qui peut se produire entre le contact mobile 24 et le contact fixe 22. Avec le commutateur modifié, si un courant excessivement élevé comme, par exemple, un courant de court-circuit s'écoule, alors ce courant excessivement élevé est limité par les arcs 1 OA, l OB ou 10 C, 1 OD dans le coffret 1 de l'arc comme décrit ci-dessus Par ailleurs, le mécanisme de commande 27 de la section de rupteur 20 sert à ouvrir le contact mobile 26, ensuite un arc peut se produire entre le contact mobile 24 et le contact fixe 22 Un tel arc est éteint par les plaques 29 Ensuite, la condition ouverte du contact mobile 24 est maintenue par fonctionnement du mécanisme de commande 27 En conséquence, le commutateur modifié permet d'effectuer non seulement une limitation mais également une interruption d'un courant excessivement élevé Il faut également noter que l'ouverture ou la fermeture du courant de charge peut être accomplie par opération
manuelle de la poignée 28.
En se réfôrant maintenant à la figure 14, elle montre un commutateur selon un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention Le commutateur du présent mode de réalisation est sensiblement similaire par sa construction mais est différent du commutateur du premier mode de réalisation de la figure 1 décrit précédemment par le fait qu'il comporte de plus un transformateur de courant 30 pour détecter le courant électrique s'écoulant à travers la bobine 17 C du dispositif d'entraînement électromagnétique 17 et par conséquent entre les éléments 5 A et 5 B pour contacts fixes Le transformateur de courant 30 est
traversé d'un trou 30 A qui y est perforé.
Le commutateur du présent mode de réalisation est constitué de manière que le dispositif d'entraînement électromagnétique 17 soit disposé de façon à se trouver sur une ligne axiale de la seconde tige 8, plus particulièrement sur une extension inférieure de cette ligne axiale et l'électro-aimant 13 est disposé d'un côté du dispositif d'entraînement 17 tandis que le transformateur de courant 30 est disposé sur le côté opposé du dispositif 17 et le second fil ou conducteur 19 de la bobine 17 C du dispositif d'entraînement électromagnétique 17 traverse le trou 30 A du
transformateur de courant 30.
Le commutateur du présent mode de réalisation fonctionne d'une manière sensiblement similaire au commutateur du premier mode de réalisation de la figure 1
décrit ci-dessus et en conséquence, une description en
sera omise ici.
Avec la construction du commutateur décrit ci-dessus, le transformateur de courant 30 et l'électro-aimant 13 peuvent être disposés sur les côtés opposés du dispositif d'entraînement électromagnétique 17 et en conséquence peuvent être reçus dans le même coffret du mécanisme de commande 12 En conséquence, cela permet
de minimiser la dimension générale du commutateur.
En se réfèrant maintenant à la figure 15, elle montre une modification du commutateur de la figure 14 décrit ci-dessus Comme pour les commutateurs modifiés montrés aux figures 4 et 13, le présent commutateur modifié comporte également une section de rupteur 20 ayant un boîtier 21, un élément pour contact fixe 23 disposé dans le bottier 21 et ayant un contact fixe 22 qui y est fixé, un élément pour contact mobile 26 supporté pour un mouvement pivotant autour d'un arbre fixe 25 et ayant un contact mobile 24 qui y est fixé pour un contact avec le contact fixe 22 de l'élément 3, un mécanisme de commande 27 pour faire pivoter l'élément 26 pour contact mobile autour de l'arbre fixe 25 afin d'ouvrir automatiquement le contact mobile 24 de l'élément 26 lorsqu'un courant excessivement élevé s'écoule et également pour ouvrir le contact mobile 24 par l'opération manuelle d'une poignée 28 et, un certain nombre de plaques 29 d'extinction d'arcs pour éteindre un arc qui peut se produire entre le contact mobile 24 et le
contact fixe 22.
Avec le commutateur modifié, si un courant excessivement élevé tel que par exemple un courant de court-circuit s'écoule, alors le mécanisme de commande 27 de la section de rupteur 20 fonctionne automatiquement pour ouvrir le contact mobile 24, ensuite un arc se
produit entre le contact mobile 24 et le contact fixe 22.
Un tel arc est éteint par les plaques en métal d'extinctiion d'arc 29 Ensuite, la condition ouverte du contact mobile 24 est maintenue par fonctionnement du mécanisme de commande 27 En conséquence, le commutateur modifié peut également effectuer l'interrupteur d'un courant excessivement élevé Il faut noter que l'ouverture ou la fermeture du courant de charge peuvent
s'accomplir par opération manuelle de la poignée 28.
De même, le commutateur modifié est avantageux par le fait qu'il peut être fait d'une taille minimisée
comme le commutateur montré à la figure 14.
Il faut noter qu'un transformateur de courant tel que montré à la figure 14 peut être également employé dans les commutateurs montrés aux figures 5 et 13.
Claims (6)
1 Commutateur, caractérisé en ce qu'il comprend un élément ( 2) pour contacts mobiles ayant une paire de contacts mobiles ( 3 A, 3 B) qui y sont fixés, une paire de contacts fixes ( 4 A, 4 B) pour venir individuellement en contact avec lesdits contacts mobiles, une paire d'éléments (SA, 5 B) pour contacts fixes, auxquels sont individuellement fixés lesdits contacts fixes, un dispositif d'entraînement électromagnétique ( 17) ayant un noyau en fer fixe et un noyau en fer mobile ainsi qu'une bobine électriquement reliée en série à l'un desdits éléments pour contacts, une première tige de commande ( 17 E) pour la transmission du mouvement du noyau en fer mobile, une seconde tige de commande ( 8) disposée entre ledit élément pour contacts mobiles et ladite première tige afin de transmettre le mouvement de ladite première tige audit élément pour contacts mobiles, ladite seconde tige ayant une première portion et un guidage fixe ( 7) pour guider ladite première portion de ladite seconde tige pour un mouvement le long d'une ligne axiale, ledit élément pour contacts mobiles étant adjacent à une extrémité axiale de ladite première portion de ladite seconde tige, ladite seconde tige ayant de plus une seconde portion formée à son autre extrémité axiale pour contacter ladite première tige, ladite première tige étant disposée de manière qu'une ligne axiale soit en alignement avec la ligne axiale de
ladite première portion de ladite seconde tige.
2 Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une section de rupteur ( 20) ayant un mécanisme de commande pour interrompre automatiquement un courant électrique lorsqu'un courant excessivement élevé s'écoule à travers lui et pour interrompre également l'écoulement de courant électrique par fonctionnement manuel d'une poignée, un électro-aimant ( 13) disposé le long du dispositif d'entraînement électromagnétique ayant un noyau en fer mobile et un organe de transmission ( 14) pour transmettre le mouvement dudit noyau en fer mobile dudit électro-aimant à ladite seconde tige ( 8) afin de contrôler le mouvement de contact desdits contacts
mobiles par le fonctionnement dudit électro-aimant.
3 Commutateur, caractérisé en ce qu'il comprend un élément pour contacts mobiles ( 2) auxquels sont fixés deux contacts mobiles ( 3 A, 3 B), une paire de contacts fixes ( 4 A, 4 B) pour venir individuellement en contact avec lesdits contacts mobiles, une paire d'éléments ( 5 A, 5 B) pour les contacts fixes, auxquels sont individuellement fixés lesdits contacts fixes, un dispositif d'entraînement électromagnétique ( 17) ayant un noyau en fer fixe et un noyau en fer mobile ainsi qu'une bobine électriquement connectée en série à l'un desdits éléments pour contacts fixes, une première tige ( 17 E) pour transmettre le mouvement dudit noyau en fer mobile audit élément pour contacts mobiles, un électro-aimant ( 13) ayant un noyau en fer fixe et un noyau en fer mobile ainsi qu'une bobine électriquement isolée desdits éléments pour contacts fixes, un organe de transmission ( 14) pour transmettre le mouvement dudit noyau en fer mobile dudit électro-aimant et une seconde tige de commande ( 8) pour transmettre le mouvement dudit organe de transmission audit élément pour contacts mobiles, ladite seconde tige étant traversée d'un trou axial, ladite première tige étant partiellement fixée dans ledit
trou de ladite seconde tige.
4 Commutateur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une section de rupteur ( 20) comprenant un mécanisme de commande pour interrompre automatiquement un courant électrique lorsqu'un courant excessivement élevé s'écoule à travers lui et pour interrompre également l'écoulement de courant électrique à travers lui par fonctionnement manuel d'une poignée. Commutateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première tige de commande ( 17 E) se compose d'une première portion fixée à l'élément pour contacts mobiles et s'adaptant dans la seconde tige et d'une seconde portion fixée audit noyau en fer mobile
dudit dispositif d'entraînement électromagnétique.
6 Commutateur selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il
comprend de plus un transformateur de courant ( 30) disposé d'un côté dudit dispositif d'entraînement électromagnétique pour détecter un courant électrique s'écoulant à travers ladite bobine dudit dispositif d'entraînement électrique, ladite bobine dudit dispositif ayant une paire de fils conducteurs qui sont connectés à ses extrémités opposés, l'un desdits fils traversant
ledit transformateur de courant.
7 Commutateur, caractérisé en ce qu'il comprend un élément pour contacts mobiles auquel est fixée une paire de contacts mobiles ( 3 A, 3 B), une paire de contacts fixes ( 4 A, 4 B) pour venir individuellement en contact avec lesdits contacts mobiles, une paire d'éléments pour contacts fixes auxquels sont individuellement fixés lesdits contacts fixes, un dispositif d'entraînement électromagnétique ( 17) ayant un noyau en fer fixe et un noyau en fer mobile ainsi qu'une bobine, une tige de commande ( 17 E) pour transmettre le mouvement dudit noyau en fer mobile pour ouvrir lesdits contacts mobiles par rapport auxdits contacts fixes lorsqu'un courant excessivement élevé s'écoule à travers ladite bobine, un organe de transmission ( 14) disposé pour déplacer ledit élément pour contacts mobiles, un électro-aimant ( 13) disposé d'un côté dudit dispositif d'entraînement électromagnétique pour commander à distance le mouvement de contact desdits contacts mobiles avec lesdits contacts fixes au moyen dudit organe de transmission, une paire de bornes, un premier conducteur pour relier électriquement une extrémité de ladite bobine à l'un desdits éléments pour contacts fixes, un second conducteur pour relier électriquement l'autre extrémité de ladite bobine à l'une desdits bornes, ledit dispositif d'entraînement électromagnétique étant disposé au dessous de ladite tige de commande et un transformateur de courant ( 30) disposé de l'autre côté dudit dispositif d'entraînement électromagnétique pour détecter un courant électrique entre lesdits contacts fixes, l'un desdits premier et second conducteurs traversant ledit
transformateur de courant.
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