FR2961944A1 - Electrical device i.e. vacuum bulb, for establishing and/or interruption of current in high and/or medium voltage circuit breakers, has counter-backlash mass displaced by inertia before impacting stop surface, when movable contact is closed - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF ELECTRIQUE D'ETABLISSEMENT ET/OU DE COUPURE DE COURANT COMPORTANT UNE MASSE INERTIELLE DE CONTRE-REBOND DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au 10 domaine des dispositifs électriques d'établissement et/ou de coupure de courant, de préférence pour appareillages électriques haute et/ou moyenne tension. A titre d'exemple non limitatif, l'invention concerne un mécanisme d'aide à la manoeuvre 15 d'une ampoule à vide pour disjoncteur haute et/ou moyenne tension. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un dispositif électrique de coupure de courant, du type ampoule à vide pour disjoncteur haute 20 et/ou moyenne tension, est classiquement utilisé pour établir le courant à l'aide d'un contact mobile qui se rapproche et vient en butée contre un contact fixe. Par ailleurs, pour couper le courant, le contact mobile est éloigné du contact fixe. Pour la réalisation de ces 25 opérations, la mise en mouvement du contact mobile est habituellement effectuée à l'aide de moyens appropriés, par exemple du type bobines électromagnétiques, commandes mécaniques, pneumatiques ou hydrauliques. Lors de la fermeture des contacts mobile et 30 fixe, permettant le passage de courant, un choc violent5 se produit. Ce choc provoque un rebond qui conduit à ré-écarter temporairement les contacts, entre lesquels se crée alors un arc électrique. La répétition de ces arcs électriques parasites au cours des manoeuvres successives provoque une détérioration accélérée des contacts, réduisant considérablement la durée de vie de l'ampoule à vide. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif électrique d'établissement et/ou de coupure de courant comprenant deux contacts électriques en regard, dont au moins l'un des deux est mobile selon une direction de coulissement entre une position d'ouverture dans laquelle il est à distance de l'autre contact, et une position de fermeture dans laquelle il est en butée contre celui-ci, ledit contact mobile appartenant à un équipement mobile. Selon l'invention, l'équipement mobile comporte une masse de contre-rebond agencée de telle sorte qu'une fois la position de fermeture atteinte suite à une opération de fermeture du dispositif électrique, ladite masse de contre-rebond se déplace par inertie, selon ladite direction de coulissement vers l'autre contact électrique, avant d'impacter une surface de butée dudit équipement mobile. L'invention prévoit donc astucieusement la présence d'une masse inertielle de contre-rebond qui vient frapper à retardement une surface de butée de l'équipement mobile du dispositif. Cela permet de diminuer considérablement l'amplitude du rebond du contact mobile généralement rencontré sur les dispositifs de l'art antérieur, voire de supprimer entièrement ce rebond. Les contacts électriques sont ainsi moins sollicités par les arcs électriques parasites, et présentent donc une durée de vie accrue. L'invention trouve une application particulière en tant qu'ampoule à vide pour disjoncteur moyenne et/ou haute tension. Néanmoins, elle s'applique à tout type de dispositif électrique prévu pour établir et/ou couper le courant à l'aide de deux contacts dont l'un est fixe et l'autre mobile, ou bien dont les deux contacts sont mobiles. De préférence, ledit équipement mobile comporte un logement solidaire dudit contact mobile, logement dans lequel est agencée ladite masse de contre-rebond de manière à ce qu'une fois la position de fermeture atteinte suite à une opération de fermeture du dispositif électrique de coupure, ladite masse de contre-rebond se déplace par inertie au sein dudit logement, selon ladite direction de coulissement vers l'autre contact électrique, avant d'impacter un fond dudit logement formant ladite surface de butée. La presence de cette cavité permet l'utilisation de masses de contre-rebond de formes particulières, qui nécessitent d'être confinées, comme une masse liquide ou une masse particulaire. TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of electrical devices for establishing and / or cutting power, preferably for electrical equipment. BACKGROUND OF THE INVENTION high and / or medium voltage. By way of nonlimiting example, the invention relates to a mechanism for assisting in the operation of a vacuum interrupter for a high and / or medium voltage circuit breaker. STATE OF THE PRIOR ART An electric current-breaking device, of the vacuum interrupter type for a high and / or medium voltage circuit breaker, is conventionally used to establish the current with the aid of a moving contact which approaches and comes into operation. stop against a fixed contact. Furthermore, to cut the current, the moving contact is away from the fixed contact. For carrying out these operations, the movement of the moving contact is usually carried out using appropriate means, for example of the electromagnetic coil type, mechanical, pneumatic or hydraulic controls. Upon closure of the movable and fixed contacts, permitting the passage of current, a violent shock occurs. This shock causes a rebound that leads to temporarily re-discard the contacts, between which is then created an electric arc. The repetition of these parasitic electric arcs during successive maneuvers causes accelerated deterioration of the contacts, considerably reducing the life of the vacuum interrupter. DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is therefore to remedy at least partially the disadvantages mentioned above, relating to the embodiments of the prior art. To do this, the subject of the invention is an electrical device for establishing and / or breaking power comprising two facing electrical contacts, at least one of which is movable in a sliding direction between a position of opening in which it is remote from the other contact, and a closed position in which it abuts against it, said movable contact belonging to a mobile equipment. According to the invention, the mobile equipment comprises a back-bounce mass arranged such that once the closed position is reached following a closing operation of the electrical device, said back-bounce mass moves by inertia, in said direction of sliding towards the other electrical contact, before impacting an abutment surface of said mobile equipment. The invention therefore cleverly provides for the presence of an inertial counter-rebound mass which is delayedly striking an abutment surface of the mobile equipment of the device. This makes it possible to considerably reduce the amplitude of the rebound of the movable contact generally encountered on the devices of the prior art, or even to entirely suppress this rebound. The electrical contacts are thus less stressed by parasitic electric arcs, and therefore have a longer life. The invention finds particular application as a vacuum bulb for medium and / or high voltage circuit breaker. Nevertheless, it applies to any type of electrical device designed to establish and / or cut off the current with two contacts, one of which is fixed and the other mobile, or whose two contacts are movable. Preferably, said mobile equipment comprises a housing integral with said movable contact, housing in which said back-bump mass is arranged so that once the closed position has been reached following a closing operation of the electrical cut-off device, said back-bounce mass moves by inertia within said housing, in said direction of sliding towards the other electrical contact, before impacting a bottom of said housing forming said abutment surface. The presence of this cavity allows the use of counterbalance masses of particular shapes, which need to be confined, such as a liquid mass or a particulate mass.
De préférence, ledit logement est fermé, et ladite masse de contre-rebond occupe un volume inférieur à celui défini par ledit logement, dans lequel elle peut se déplacer librement. Comme évoqué ci-dessus, ladite masse de contre-rebond est formée d'une pluralité de particules indépendantes les unes des autres. Il peut par exemple s'agir d'une poudre ou de billes. L'avantage d'une telle configuration réside dans le fait que les particules offrent des surfaces de contact élevées, favorisant un fort effet de friction entre les différentes particules, et conférant ainsi une bonne dissipation de l'énergie de choc par frottements des particules les unes contre les autres. Les risques de rebond de la masse inertielle sont donc extrêmement faibles. Preferably, said housing is closed, and said counterbounce mass occupies a volume less than that defined by said housing, in which it can move freely. As mentioned above, said back-bounce mass is formed of a plurality of particles independent of one another. It may for example be a powder or beads. The advantage of such a configuration lies in the fact that the particles offer high contact surfaces, favoring a strong friction effect between the different particles, and thus conferring good dissipation of the impact energy by friction of the particles. against each other. The risks of rebound of the inertial mass are therefore extremely low.
Alternativement, comme évoqué ci-dessus, la masse de contre-rebond est un liquide, préférentiellement un liquide incompressible. Le liquide procure lui aussi un effet d'amortissement de l'énergie de choc de la masse inertielle de contre- rebond. Alternativement, ladite masse de contre-rebond est un corps solide, qui peut ou non être placé dans un logement de l'équipement mobile. De préférence, ce corps solide est amorti dans la direction de coulissement dudit contact mobile, dans le sens l'éloignant dudit autre contact électrique et/ou dans le sens le rapprochant dudit autre contact électrique. Dans le premier sens, cela permet d'éviter un écartement des contacts après le contre-rebond, sous l'effet d'un rebond de la masse inertielle. Dans le second sens, celui du rapprochement, cela permet d'augmenter le temps pendant lequel la masse inertielle lutte contre le rebond du contact mobile. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure la représente une vue 10 schématique de côté d'un dispositif électrique de coupure selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention, ce dispositif étant montré avec ses contacts électriques occupant une position d'ouverture ; - les figures lb à 1d représentent le dispositif montré sur la figure précédentes, dans différents états adoptés successivement après le déclenchement d'une opération de fermeture de ce dispositif ; - la figure 2 représente une vue schématique de côté d'un dispositif électrique de coupure selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention ; et - la figure 3 représente une vue 25 schématique de côté d'un dispositif électrique de coupure selon un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence tout d'abord à la figure la, 30 on voit un dispositif électrique d'établissement et de 15 20 coupure de courant, du type ampoule à vide pour disjoncteur moyenne et/ou haute tension, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention. Alternatively, as mentioned above, the back-bounce mass is a liquid, preferably an incompressible liquid. The liquid also provides a damping effect of the shock energy of the inertial counterbounce mass. Alternatively, said backlash mass is a solid body, which may or may not be placed in a housing of the mobile equipment. Preferably, this solid body is damped in the sliding direction of said moving contact, in the direction away from said other electrical contact and / or in the direction closer to said other electrical contact. In the first direction, this makes it possible to avoid a separation of the contacts after the back-bounce, under the effect of a rebound of the inertial mass. In the second sense, that of the approximation, it allows to increase the time during which the inertial mass fights against the rebound of the moving contact. Other advantages and features of the invention will become apparent in the detailed non-limiting description below. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS This description will be made with reference to the appended drawings among which; FIG. 1a is a diagrammatic side view of an electrical cut-off device according to a first preferred embodiment of the present invention, this device being shown with its electrical contacts occupying an open position; - Figures lb to 1d show the device shown in the previous figure, in different states successively adopted after the triggering of a closing operation of this device; FIG. 2 is a diagrammatic side view of an electrical cut-off device according to a second preferred embodiment of the present invention; and FIG. 3 is a schematic side view of an electrical cut-off device according to a third preferred embodiment of the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Referring firstly to FIG. 1a, there is shown an electrical device for establishing and shutting down, of the vacuum interrupter type for medium and / or high voltage circuit breaker, according to FIG. a first preferred embodiment of the present invention.
Le dispositif électrique 1 comprend un équipement mobile 2, destiné à être mis en mouvement selon une direction de coulissement 4. Cet équipement mobile comporte à l'une de ses extrémités un contact électrique 6 dit mobile, ainsi qu'une tige 8 s'étendant à partir du contact 6 jusqu'à l'autre extrémité de l'équipement. La tige conductrice 8 est interrompue, de préférence à proximité du contact 6, par un logement fermé 10, également dénommé cavité, qui est prévu pour laisser circuler le courant entre le contact 6 et l'extrémité opposée de la tige 8. Ce logement 10 est de forme sensiblement cylindrique d'axe parallèle à la direction de coulissement 4, qui est également parallèle à la tige 8 et orthogonale au contact mobile 6. Le logement 10 reçoit une masse inertielle de contre-rebond 14, dont la fonction sera explicitée en référence aux figures suivantes. Dans ce premier mode de réalisation préféré, la masse comprend une pluralité de particules 14a indépendantes les unes des autres. Il s'agit de grains d'une poudre, ou de billes, ou encore de tout type de particules, de préférence de forme sphéroïde. Dans la définition qui précède, le terme « sphéroïde » désigne indifféremment des billes sphériques ou des billes de forme légèrement différente (ovoïde, etc.). The electrical device 1 comprises a mobile equipment 2, intended to be set in motion in a sliding direction 4. This mobile equipment comprises at one of its ends an electrical contact 6 said mobile, and a rod 8 extending from contact 6 to the other end of the equipment. The conductive rod 8 is interrupted, preferably close to the contact 6, by a closed housing 10, also called cavity, which is provided to let the current flow between the contact 6 and the opposite end of the rod 8. This housing 10 is of substantially cylindrical shape with an axis parallel to the sliding direction 4, which is also parallel to the rod 8 and orthogonal to the movable contact 6. The housing 10 receives an inertial mass of back-bounce 14, the function of which will be explained in FIG. reference to the following figures. In this first preferred embodiment, the mass comprises a plurality of particles 14a independent of each other. These are grains of a powder, or beads, or any type of particles, preferably of spheroidal shape. In the above definition, the term "spheroid" means indifferently spherical beads or balls of slightly different shape (ovoid, etc.).
Les billes 14a formant la masse inertielle 14 présentent un volume global inférieur à celui défini par le logement 10. A titre indicatif, elles ne remplissent que 40 à 70% du volume du logement. Le dispositif électrique 1 comporte également un équipement fixe 20 portant un contact 22, dit fixe, à l'une de ses extrémités, ainsi qu'une tige 24 s'étendant à partir du contact 22 jusqu'à l'autre extrémité de l'équipement 20. Ici aussi, le contact fixe 22 est orthogonal à la direction de coulissement 4, et la tige 24 parallèle à cette même direction, sensiblement alignée avec la tige 8 de l'équipement mobile 2. Sur la figure la, le dispositif électrique 1 a été montré avec ses contacts 6, 22 occupant une position d'ouverture, dans laquelle ils sont en regard l'un de l'autre, et écartés selon la direction de coulissement 4. Dans cet état, qui permet la coupure du courant, la masse inertielle particulaire 14 définit habituellement un niveau 26 sensiblement horizontal dans le logement 10, parallèle à la direction 4. Ce niveau 26 est sensiblement orthogonal à deux fond opposés 28a, 28b délimitant le logement 10. Lorsqu'un ordre de fermeture est adressé à l'équipement mobile 2, ce dernier est mis en mouvement selon la direction de coulissement 4, vers le contact fixe 22. Cette mise en mouvement, nécessaire à la réalisation de l'opération de fermeture visant à établir le courant entre les équipements 2, 20, est habituellement effectuée à l'aide de moyens appropriés, par exemple du type bobines électromagnétiques, commandes mécaniques, pneumatiques ou hydrauliques. The balls 14a forming the inertial mass 14 have an overall volume less than that defined by the housing 10. As an indication, they fill only 40 to 70% of the volume of the housing. The electrical device 1 also comprises a fixed equipment 20 carrying a contact 22, said fixed, at one of its ends, and a rod 24 extending from the contact 22 to the other end of the Equipment 20. Here again, the fixed contact 22 is orthogonal to the sliding direction 4, and the rod 24 parallel to this same direction, substantially aligned with the rod 8 of the mobile equipment 2. In FIG. 1 has been shown with its contacts 6, 22 occupying an open position, in which they are facing one another, and spaced in the sliding direction 4. In this state, which allows the power cut , the particulate inertial mass 14 usually defines a substantially horizontal level 26 in the housing 10, parallel to the direction 4. This level 26 is substantially orthogonal to two opposite bottom 28a, 28b delimiting the housing 10. When a closing order is addressed at the mobile equipment 2, the latter is set in motion in the sliding direction 4, towards the fixed contact 22. This setting in motion, necessary to perform the closing operation to establish the current between the equipment 2, 20, is usually carried out using appropriate means, for example of the electromagnetic coil type, mechanical, pneumatic or hydraulic controls.
Comme cela a été schématisé sur la figure lb, durant le mouvement de l'équipement mobile 2, la masse inertielle particulaire 14 se plaque contre le fond de logement 28b le plus éloigné du contact fixe 22. Le niveau 26 devient alors sensiblement vertical, ou légèrement incliné par rapport à cette direction verticale. La masse 14 se trouve ainsi à distance du fond de logement 28a qui se situe le proche du contact fixe 22. As has been shown schematically in FIG. 1b, during the movement of the mobile equipment 2, the particulate inertial mass 14 is pressed against the housing bottom 28b furthest from the fixed contact 22. The level 26 then becomes substantially vertical, or slightly inclined relative to this vertical direction. The mass 14 is thus at a distance from the housing bottom 28a which is located close to the fixed contact 22.
Ensuite, le contact mobile 6 vient percuter le contact fixe 22, et adopter une position de fermeture telle que montrée sur la figure 1c, dans laquelle le courant est établi entre les deux contacts 6, 22. Dès l'arrêt de l'équipement 2 provoqué par la butée contre le contact fixe 22, ou lors de sa décélération, la masse particulaire 14 se met en mouvement dans le logement 10, dans la direction 4, vers le fond 28a, c'est-à-dire vers le contact fixe 22. Par conséquent, comme cela a également été schématisé sur la figure 1c, la masse particulaire 14 se déplace du fond de logement 28b vers le fond de logement 28a, avant d'impacter ce dernier formant surface de butée pour la masse 14. Du fait de cet impact, schématisé sur la figure 1d, la masse 14 est qualifiée de masse inertielle de contre-rebond, puisqu'elle vient frapper à retardement le surface de butée 28a de l'équipement mobile 2. Cela permet de diminuer considérablement l'amplitude du rebond du contact mobile généralement rencontré sur les dispositifs de l'art antérieur, voire de supprimer entièrement ce rebond. Les risques d'apparition d'arcs électriques parasites entre les deux contacts 6, 22 sont donc extrêmement faibles. En outre, durant le choc de la masse particulaire 14 sur le fond 28a, les particules 14a qui la constituent frottent les unes contre les autres, ce qui a pour conséquence de favoriser un fort effet de friction entre ces différentes particules, qui confère ainsi une bonne dissipation de l'énergie de choc par frottements. Les risques de rebond parasite de la masse inertielle 14, en direction de l'autre fond de logement 28b, sont donc extrêmement faibles. A titre d'exemple indicatif, pour l'obtention d'un effet de contre-rebond performant, on prévoit que l'équipement mobile 2 soit mis en mouvement à une vitesse de l'ordre de 3 m/s, et présente une masse globale d'environ 7 kg, dont une masse inertielle 14 d'environ 3 kg. La figure 2 montre un second mode de réalisation préféré de la présente invention, dans lequel la masse inertielle 14 située dans le logement 10 est un liquide incompressible. De ce fait, le logement 10 est rendu étanche. Enfin, la figure 3 montre un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention, dans lequel la masse inertielle 14 est un corps solide monté à coulissement sur la tige 8, de préférence autour de celle-ci. La masse 14 présente donc de préférence une forme cylindrique, ainsi qu'un creux central permettant le passage de la tige 8 qui assure son guidage. Then, the movable contact 6 hits the fixed contact 22, and adopt a closed position as shown in Figure 1c, wherein the current is established between the two contacts 6, 22. Upon shutdown of the equipment 2 caused by the abutment against the fixed contact 22, or during its deceleration, the particulate mass 14 moves in the housing 10, in the direction 4, towards the bottom 28a, that is to say towards the fixed contact 22. Therefore, as also shown schematically in Figure 1c, the particulate mass 14 moves from the housing bottom 28b to the housing bottom 28a, before impacting the latter forming a stop surface for the mass 14. From fact of this impact, shown schematically in Figure 1d, the mass 14 is qualified as inertial mass against rebound, since it comes to strike the stop surface 28a of the mobile equipment 2. This considerably reduces the amplitude of the rebound of the moving contact generally encountered on the devices of the prior art, or even to completely suppress this rebound. The risks of occurrence of arcing arcs between the two contacts 6, 22 are extremely low. In addition, during the impact of the particulate mass 14 on the bottom 28a, the particles 14a which constitute the rub against each other, which has the effect of promoting a strong effect of friction between these different particles, which thus confers a good dissipation of shock energy by friction. The risks of parasitic rebound of the inertial mass 14 towards the other housing floor 28b are therefore extremely low. By way of indicative example, in order to obtain an effective backlash effect, it is expected that the mobile equipment 2 is set in motion at a speed of the order of 3 m / s, and has a mass overall weight of about 7 kg, including an inertial mass 14 of about 3 kg. Figure 2 shows a second preferred embodiment of the present invention, wherein the inertial mass 14 in the housing 10 is an incompressible liquid. As a result, the housing 10 is sealed. Finally, Figure 3 shows a third preferred embodiment of the present invention, wherein the inertial mass 14 is a solid body slidably mounted on the rod 8, preferably around it. The mass 14 therefore preferably has a cylindrical shape, and a central recess allowing the passage of the rod 8 which ensures its guidance.
La surface de butée que la masse 14 vient impacter à retardement est la surface arrière 28 du contact mobile 6. De plus, en cas de rebond de la masse 14 sur la surface de butée 28, la masse est alors amortie dans son mouvement l'éloignant du contact fixe 22, par exemple par un ressort 30 ou similaire disposé autour de la tige 8 et retenu par celui-ci. Par conséquent, en cas de rebond parasite de la masse inertielle 14, l'amortissement de celle-ci évite un ré-écartement temporairement des contacts 6, 22. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. The abutment surface that the mass 14 has delayed impact is the rear surface 28 of the movable contact 6. In addition, in case of rebound of the mass 14 on the abutment surface 28, the mass is then damped in its movement. away from the fixed contact 22, for example by a spring 30 or the like disposed around the rod 8 and retained by it. Therefore, in case of parasitic rebound of the inertial mass 14, the damping thereof avoids temporarily re-spacing contacts 6, 22. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the invention which has just been described, only by way of non-limiting examples.
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