FR2972290A1

FR2972290A1 - Power cut-off device e.g. circuit breaker, for use on electric line, has control drive comprising flexible electric cable that assures electric conduction between mobile contact of vacuum tube and electric contact of cam

Info

Publication number: FR2972290A1
Application number: FR1151704A
Authority: FR
Inventors: Daniel Piccoz; Romain Maladen
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-07
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: FR2972290B1

Abstract

The device has a disconnecting switch (2) moved between opening and closing positions of an electric line (1) whose tap (4) includes a vacuum tube (5). A cam (10) comprises an electric contact (14), and is placed to be pushed back by the switch between the positions. The switch touches the contact while moving toward the opening position, where the switch is in the closing position. A control drive comprises a flexible electric cable (15) stressed mechanically between a movable contact (9) of the tube and the cam. The cable assures electric conduction between the mobile and electric contacts.

Description

1 DISPOSITIF DE COUPURE DE COURANT SUR UNE LIGNE ELECTRIQUE A DERIVATION ET AMPOULE A VIDE 1 DEVICE FOR CURRENT CURRENT ON A DERIVED ELECTRIC LINE AND VACUUM BULB

DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE Le sujet de l'invention est un dispositif de coupure d'une ligne électrique, notamment un interrupteur de courant ou un disjoncteur, comprenant une dérivation à ampoule à vide. 10 Les ampoules à vide ont l'avantage d'éteindre l'arc électrique apparaissant à l'ouverture des contacts de l'interrupteur sans nécessiter de créer une atmosphère isolante dans le boîtier de l'interrupteur, le gaz SF6 classiquement employé pour 15 cela ayant l'inconvénient d'être polluant. Un tel interrupteur (ou disjoncteur) est décrit dans le document FR-A-2 937 786. L'ouverture ou la fermeture de la ligne est commandée par le mouvement d'un élément appelé sectionneur, disposé à travers une 20 portion de la ligne. La caractéristique de ce brevet antérieur est que l'ampoule à vide est placée sur une dérivation de la ligne, avec l'avantage qu'elle est parcourue par du courant électrique seulement à l'instant de l'ouverture, donc sans produire 25 d'échauffement important nécessitant une ampoule et des câbles dimensionnés pour y résister, et que la possibilité d'utiliser des ampoules à vide peu coûteuses rend leur emploi beaucoup plus intéressant. La dérivation comprend une partie mobile entre un 30 contact mobile de l'ampoule à vide et une pièce que l'on appellera une came, que le sectionneur intercepte 2 au cours de son mouvement d'ouverture, avant d'avoir complètement ouvert la ligne proprement dite. Cette interception permet de transférer progressivement le courant électrique sur la dérivation et l'ampoule à vide. La partie mobile de la dérivation est agencée de façon que le déplacement de la came entraîne celui du contact mobile et l'ouverture de l'ampoule à vide quand le sectionneur a ouvert complètement la portion principale de la ligne, et que le courant a été complètement transféré à la dérivation. Aucun arc électrique ne peut apparaître sur la ligne, l'ampoule en interdisant la formation. On peut envisager de construire la partie mobile de différentes façons, mais les agencements connus sont complexes puisqu'ils doivent à la fois permettre l'ouverture de l'ampoule sous l'impulsion du sectionneur, ramener l'ampoule à un état invariable (le plus souvent fermé) quand l'interception du sectionneur cesse et qu'ils sont relâchés, et aussi ne pas agir sur l'ampoule à vide ni permettre un passage de courant dans la dérivation pendant le mouvement inverse du sectionneur quand il referme la ligne, quoiqu'il intercepte de nouveau la came. Les mécanismes proposés dans le document antérieur comprennent en particulier des assemblages coulissants à glissière, leviers, ressorts, dont le nombre total de pièces est important et certains éléments doivent être fabriqués spécialement ; des interrupteurs ainsi construits peuvent donc avoir un coût et un encombrement élevés. Enfin, la conduction électrique le long de la partie mobile de la dérivation 3 est assurée par une tresse ou un autre élément souple disposé parallèlement au mécanisme de transmission de mouvement, et avec lequel toute interférence doit être évitée. TECHNICAL FIELD The subject of the invention is a cut-off device of an electrical line, in particular a current switch or a circuit breaker, comprising a vacuum bulb branch. Vacuum bulbs have the advantage of extinguishing the electric arc appearing at the opening of the switch contacts without the need to create an insulating atmosphere in the switch housing, the SF6 gas conventionally employed for this purpose. having the disadvantage of being pollutant. Such a switch (or circuit breaker) is described in document FR-A-2 937 786. The opening or closing of the line is controlled by the movement of an element called a disconnector, arranged through a portion of the line. . The feature of this earlier patent is that the vacuum lamp is placed on a branch of the line, with the advantage that it is traversed by electric current only at the moment of opening, so without producing 25 d large heating requiring a bulb and cables sized to resist, and that the possibility of using inexpensive vacuum bulbs makes their use much more interesting. The branch comprises a moving part between a moving contact of the vacuum interrupter and a part which will be called a cam, which the disconnector intercepts 2 during its opening movement, before having completely opened the line. proper. This interception makes it possible to progressively transfer the electric current to the bypass and the vacuum interrupter. The moving part of the shunt is arranged so that the displacement of the cam drives that of the moving contact and the opening of the vacuum interrupter when the disconnector has completely opened the main portion of the line, and that the current has been completely transferred to the derivation. No electric arc can appear on the line, the bulb forbidding formation. It is conceivable to construct the moving part in different ways, but the known arrangements are complex since they must both allow the opening of the bulb under the influence of the disconnector, bring the bulb to an invariable state (the more often closed) when the interception of the disconnector stops and they are released, and also does not act on the vacuum interrupter nor allow a passage of current in the branch during the reverse movement of the disconnector when it closes the line, although he is intercepts the cam again. The mechanisms proposed in the prior document include in particular sliding slide assemblies, levers, springs, the total number of parts is important and some elements must be specially manufactured; thus constructed switches can have a high cost and bulk. Finally, the electrical conduction along the movable portion of the shunt 3 is provided by a braid or other flexible element disposed parallel to the motion transmission mechanism, and with which any interference must be avoided.

Un objet important de l'invention est de perfectionner de tels interrupteurs à ampoule à vide sur une dérivation en les simplifiant, particulièrement à la partie mobile de la dérivation. An important object of the invention is to improve such vacuum interrupter switches on a bypass by simplifying them, particularly to the moving part of the branch.

EXPOSE DE L'INVENTION Sous une forme générale, l'invention concerne ainsi un interrupteur de courant, ou un disjoncteur, ou tout autre dispositif de coupure de courant, sur une ligne électrique, comprenant un sectionneur disposé à travers une section de la ligne et mobile de façon à ouvrir ou fermer la ligne ; une dérivation de la ligne qui est équipée d'une ampoule à vide, une première portion de la dérivation reliant la ligne à un contact fixe de l'ampoule à vide et une seconde portion de la dérivation étant mobile et comprenant un mécanisme de commande d'ouverture de l'ampoule à vide reliant un contact mobile, complémentaire du contact fixe, de l'ampoule à vide à une came mobile ; la came comprenant un contact et étant disposée de façon à être repoussée par le sectionneur entre des positions d'ouverture et de fermeture de la ligne, le sectionneur touchant le contact et la came en allant vers la position d'ouverture alors qu'il est encore dans la position de fermeture ; caractérisé en ce que le mécanisme de commande comprend un câble électrique souple tendu ; 4 ledit câble étant sollicité mécaniquement entre le contact mobile de l'ampoule à vide et la came, la came et ledit câble assurant la conduction électrique entre le contact mobile de l'ampoule à vide et le contact de la came. Le câble électrique est utilisé dans le mécanisme selon l'invention pour l'actionnement du système de coupure ainsi que pour le passage du courant. De fait, le câble permet de communiquer le mouvement d'une extrémité à l'autre de la partie mobile en imposant l'ouverture de l'ampoule à vide dans le sens d'ouverture du sectionneur mais en permettant à la came de céder sans effet sur la partie mobile dans le sens de fermeture. La conjugaison de la liaison électrique et de la liaison mécanique sur un même élément contribue beaucoup à simplifier le dispositif. Dans un mode de réalisation, la came est tournante autour d'un axe et comprend une poulie sur laquelle le câble s'enroule. Une telle disposition garantit avec simplicité un fonctionnement optimal de l'invention en guidant le câble et évitant ainsi des flottements. Avantageusement, la poulie est tangente à la direction de déplacement du contact mobile de l'ampoule, par exemple donnée par une tige, ce qui permet d'actionner l'ampoule parfaitement dans son axe. Le câble peut être tendu par un ressort, notamment orienté en exerçant un effort latéral sur lui. Le câble glisse alors avantageusement sur le ressort ; cette configuration permet de décaler légèrement dans le temps l'ouverture de l'ampoule. SUMMARY OF THE INVENTION In a general form, the invention thus relates to a current switch, or a circuit breaker, or any other device for breaking a current, on an electrical line, comprising a disconnector arranged through a section of the line and mobile to open or close the line; a branch of the line which is equipped with a vacuum interrupter, a first portion of the branch connecting the line to a fixed contact of the vacuum interrupter and a second portion of the branch being movable and comprising a control mechanism of opening the vacuum interrupter connecting a movable contact, complementary to the fixed contact, the vacuum bulb to a movable cam; the cam comprising a contact and being arranged to be pushed by the disconnector between open and closed positions of the line, the disconnector touching the contact and the cam towards the open position while it is still in the closed position; characterized in that the control mechanism comprises a tensioned flexible electrical cable; 4 said cable being mechanically biased between the movable contact of the vacuum bottle and the cam, the cam and said cable ensuring the electrical conduction between the movable contact of the vacuum bulb and the contact of the cam. The electric cable is used in the mechanism according to the invention for the actuation of the breaking system as well as for the passage of the current. In fact, the cable makes it possible to communicate the movement from one end to the other of the mobile part by imposing the opening of the vacuum interrupter in the opening direction of the disconnector but by allowing the cam to yield without effect on the moving part in the closing direction. The combination of the electrical connection and the mechanical connection on the same element contributes a lot to simplify the device. In one embodiment, the cam is rotatable about an axis and includes a pulley on which the cable winds. Such an arrangement simplifies the optimal operation of the invention by guiding the cable and thus avoiding floating. Advantageously, the pulley is tangent to the direction of movement of the movable contact of the bulb, for example given by a rod, which allows to actuate the bulb perfectly in its axis. The cable can be stretched by a spring, in particular oriented by exerting a lateral force on it. The cable then advantageously slides on the spring; this configuration allows to shift slightly in time the opening of the bulb.

L'invention sera maintenant décrite plus en détail et dans ses différents aspects en liaison aux figures. La figure 1 illustre une réalisation de l'invention à un état de fermeture de la ligne, les figures 2 à 7 le déroulement d'un cycle d'ouverture et de refermeture de la ligne, et la figure 8 représente divers emplacements possibles de l'ampoule à vide. Ces figures sont données à titre purement illustratif, d'autres réalisations de l'invention restant possibles. The invention will now be described in more detail and in its various aspects with reference to the figures. FIG. 1 illustrates an embodiment of the invention in a state of closure of the line, FIGS. 2 to 7 show the course of a cycle of opening and closing of the line, and FIG. 8 represents various possible locations of the line. Vacuum bulb. These figures are given purely by way of illustration, other embodiments of the invention remaining possible.

La figure 1 représente les éléments d'un interrupteur conforme à l'invention à l'état de fermeture de la ligne ; d'autres détails pourront être trouvés en consultant FR-A-2 937 786 déjà mentionné. Une ligne électrique (1) comprend un sectionneur (2) apte à l'ouvrir ou à la fermer en tournant autour d'un axe (3) relié à une portion de la ligne (1), l'extrémité libre du sectionneur (2) touchant une portion opposée de la ligne (1) quand le sectionneur (2) établit un état de fermeture. Le dispositif comprend encore une dérivation (4) munie d'une ampoule à vide (5). Une première portion (6), fixe, de la dérivation (4) relie la portion de la ligne (1) du côté de l'extrémité libre du sectionneur (2) à un contact fixe (7) de l'ampoule à vide (5), et une seconde portion (8), mobile, relie un contact mobile (9) opposé au contact fixe (7) de l'ampoule à vide (5) à une came (10) composée d'une poulie (11) et d'un levier {12) fixés l'un à l'autre, la poulie (11) tournant autour d'un axe (13) en son centre et le levier (12) s'étendant de la poulie (11) à un endroit peu éloigné de l'extrémité libre du sectionneur (2) à l'état libre. 6 L'extrémité libre du levier (12) porte un contact électrique (14) dirigé vers le sectionneur (2). La seconde portion (8) de la dérivation (4) comprend surtout un câble électrique (15) s'étendant du contact électrique (14), avec lequel il forme un ensemble conducteur de courant, jusqu'à l'extrémité d'une tige (16) reliée au contact mobile (9) de l'ampoule à vide (5) et qui traverse l'enveloppe de ladite ampoule à vide (5). Le câble électrique (15) longe le levier (12), comprend un brin enroulé autour de la poulie (11) et s'étend devant un ressort (17) linéaire ; le ressort (17) est orienté perpendiculairement au câble électrique (15) sur lequel il tire de sorte à le fléchir entre l'ampoule à vide (5) et la poulie (11). Une séquence d'ouverture d'un interrupteur sera maintenant décrite à partir de l'état de fermeture de la figure 1. Le sectionneur (2) est tourné par un mécanisme (classique et non représenté) vers le levier (12), et il quitte peu à peu l'extrémité (18) de la ligne (1) sur laquelle son extrémité libre frotte. Il ne tarde pas à atteindre la came (10) en interceptant le contact électrique (14) (figure 2). Le courant électrique parcourant la ligne (1) est alors peu à peu commuté et transféré à travers la dérivation (4) à mesure que la superficie de contact entre le sectionneur (2) et l'extrémité (18) devient moins importante ; le câble (15) est sollicité mécaniquement et assure simultanément la conduction électrique. Le sectionneur (2) repousse le levier (12) et fait tourner la came (10) en tendant davantage le câble électrique 7 (15). Le vide dans l'ampoule (5) maintient le contact mobile (9) contre le contact fixe (7), de sorte que la traction du câble électrique (15) qui s'enroule autour de la poulie (11) est permise par une détente du ressort (17). Quand le sectionneur (2) a quitté l'extrémité (18), le courant passe entièrement par le câble électrique (15). Un état où le câble (15) est rectiligne entre la poulie (11) et la tige (16) du contact mobile (9) est atteint (figure 3). Figure 1 shows the elements of a switch according to the invention in the state of closure of the line; further details can be found by consulting FR-A-2 937 786 already mentioned. An electrical line (1) comprises a disconnector (2) able to open or close it by turning about an axis (3) connected to a portion of the line (1), the free end of the disconnector (2). ) touching an opposite portion of the line (1) when the disconnector (2) establishes a closed state. The device further comprises a bypass (4) provided with a vacuum bulb (5). A first portion (6), fixed, of the branch (4) connects the portion of the line (1) from the free end of the disconnector (2) side to a fixed contact (7) of the vacuum interrupter ( 5), and a movable second portion (8) connects a movable contact (9) opposite the stationary contact (7) of the vacuum interrupter (5) to a cam (10) composed of a pulley (11). and a lever (12) attached to each other, the pulley (11) rotating about an axis (13) at its center and the lever (12) extending from the pulley (11) to a place not far from the free end of the disconnector (2) in the free state. 6 The free end of the lever (12) carries an electrical contact (14) directed towards the disconnector (2). The second portion (8) of the shunt (4) mainly comprises an electrical cable (15) extending from the electrical contact (14), with which it forms a current-conducting assembly, to the end of a rod (16) connected to the moving contact (9) of the vacuum bulb (5) and which passes through the envelope of said vacuum bulb (5). The electrical cable (15) runs along the lever (12), comprises a strand wrapped around the pulley (11) and extends in front of a linear spring (17); the spring (17) is oriented perpendicular to the electric cable (15) on which it pulls so as to flex it between the vacuum bulb (5) and the pulley (11). A sequence of opening of a switch will now be described from the closed state of FIG. 1. The disconnector (2) is turned by a mechanism (conventional and not shown) towards the lever (12), and it gradually leaves the end (18) of the line (1) on which its free end rubs. It does not take long to reach the cam (10) by intercepting the electrical contact (14) (Figure 2). The electric current flowing through the line (1) is then gradually switched and transferred through the branch (4) as the contact area between the disconnector (2) and the end (18) becomes less important; the cable (15) is mechanically stressed and simultaneously conducts electrical conduction. The disconnector (2) pushes the lever (12) and rotates the cam (10) by further tensioning the electrical cable 7 (15). The vacuum in the bulb (5) keeps the moving contact (9) against the fixed contact (7), so that the traction of the electric cable (15) which winds around the pulley (11) is allowed by a spring relaxation (17). When the disconnector (2) has left the end (18), the current passes entirely through the electric cable (15). A state where the cable (15) is rectilinear between the pulley (11) and the rod (16) of the movable contact (9) is reached (Figure 3).

L'étape suivante est consécutive à un mouvement supplémentaire du sectionneur (2) et de la came (11) : le câble électrique (15), continuant à s'enrouler sur la poulie (11), devient actionneur mécanique du contact mobile (9) de l'ampoule à vide (5) en le tirant, et le sépare du contact fixe (7) (figure 4), ce qui ouvre l'ampoule à vide (5). Le câble électrique (15) coulisse sur le ressort (17). La ligne électrique (1) s'ouvre complètement. A l'étape suivante, représentée à la figure 5, le sectionneur (2) passe par-dessous l'extrémité du levier (12) en cessant d'intercepter la came (10), la partie mobile (8) de la dérivation (4) revient à son état initial et l'ampoule à vide (5) se referme, mais la ligne (1) reste ouverte. The following step is consecutive to an additional movement of the disconnector (2) and the cam (11): the electric cable (15), continuing to wind on the pulley (11), becomes the mechanical actuator of the movable contact (9). ) of the vacuum bulb (5) by pulling it, and separates it from the fixed contact (7) (Figure 4), which opens the vacuum bulb (5). The electric cable (15) slides on the spring (17). The power line (1) opens completely. In the next step, shown in FIG. 5, the disconnector (2) passes below the end of the lever (12), ceasing to intercept the cam (10), the mobile part (8) of the tap ( 4) returns to its initial state and the vacuum interrupter (5) closes, but the line (1) remains open.

La refermeture de la ligne (1) est décrite d'abord à l'aide de la figure 6. Le sectionneur (2) intercepte le levier (12) du côté opposé au contact électrique (14) et le fait tourner dans le sens opposé à celui du mouvement d'ouverture précédemment décrit. The reclosing of the line (1) is first described with the aid of FIG. 6. The disconnector (2) intercepts the lever (12) on the side opposite to the electrical contact (14) and rotates it in the opposite direction to that of the opening movement previously described.

La tension du câble électrique (15) est maintenue par la traction du ressort (17), de sorte que le câble 8 électrique (15) ne flotte pas même à cet état de plus grand déroulement de la poulie (11). A l'étape suivante (figure 7), le sectionneur (2) repasse par-dessous le levier (12), puis atteint l'extrémité (8). La came (10) revient ensuite à sa disposition de départ, et l'état de fermeture de la figure 1 est restauré. Un avantage de cette conception est que l'ampoule à vide (5) peut être placée avec beaucoup de liberté par rapport à la came (8). La figure 8 illustre quelques-uns des emplacements possibles, où le câble électrique (15) a des angles d'enroulement différents sur la poulie (11) en position relâchée de la came (10). The tension of the electric cable (15) is maintained by the pulling of the spring (17), so that the electric cable 8 (15) does not float even in this state of greater progress of the pulley (11). In the next step (Figure 7), the disconnector (2) goes back under the lever (12), then reaches the end (8). The cam (10) then returns to its starting disposition, and the closing state of FIG. 1 is restored. An advantage of this design is that the vacuum bulb (5) can be placed with a lot of freedom with respect to the cam (8). Figure 8 illustrates some of the possible locations, where the electric cable (15) has different winding angles on the pulley (11) in the relaxed position of the cam (10).

Dans un mode de réalisation, le câble électrique (15) est serré sur le contact électrique (14) à l'extrémité du levier (12) par une patte vissée sur le levier (12) ; alternativement, le câble peut être fixé audit contact (14) par un autre moyen si nécessaire. Le câble électrique (15) peut être en acier ou en cuivre par exemple. Comme le dispositif est conçu pour que le courant emprunte la dérivation (4) pendant un instant très court, peu de chaleur y est dissipée, et un câble de section beaucoup plus mince que celle de la ligne (1) suffit, de sorte que sa souplesse n'est pas affectée et que la transmission mécanique peut être optimisée. Avantageusement, l'axe (13) est horizontal et la came (10) tourne donc dans un plan vertical en étant libre autour de l'axe (13), le levier (12) 9 pointant vers le bas : le câble électrique (15) est donc tendu par le moment de rotation dû au poids de la came (10) au repos, ainsi que par la tension du ressort (17). Le système est alors particulièrement simple. In one embodiment, the electric cable (15) is clamped on the electrical contact (14) at the end of the lever (12) by a tab screwed on the lever (12); alternatively, the cable may be attached to said contact (14) by other means if necessary. The electric cable (15) may be steel or copper for example. As the device is designed so that the current borrows the bypass (4) for a very short time, little heat is dissipated, and a section cable much thinner than that of the line (1) is sufficient, so that its flexibility is not affected and that the mechanical transmission can be optimized. Advantageously, the axis (13) is horizontal and the cam (10) thus rotates in a vertical plane while being free around the axis (13), the lever (12) 9 pointing downwards: the electric cable (15) ) is therefore stretched by the torque due to the weight of the cam (10) at rest, and by the tension of the spring (17). The system is then particularly simple.

La tige (16) a une direction de préférence tangente à la poulie (11) afin que le câble électrique (15) exerce une force alignée avec la tige (16) quand il déplace le contact mobile (9), ce qui réduit les frottements sur l'ampoule à vide (5) et garantit son bon fonctionnement. Il est facile de régler les différents instants où les états principaux des séquences d'ouverture et de refermeture sont atteints, entre autres l'instant d'ouverture de l'ampoule à vide (5), par la longueur du câble électrique (15) en particulier. The rod (16) has a direction preferably tangent to the pulley (11) so that the electric cable (15) exerts a force aligned with the rod (16) when it moves the movable contact (9), thereby reducing friction on the vacuum bulb (5) and guarantees its smooth operation. It is easy to set the different times when the main states of the opening and closing sequences are reached, among others the opening time of the vacuum bulb (5), by the length of the electric cable (15) in particular.

Claims

REVENDICATIONS1. A power cut-off device on an electrical line (1), comprising: an isolator (2) disposed across a section of the line and movable between open and closed positions of the line; a branch (4) of the line which is equipped with a vacuum interrupter (5), a first portion (6) of the branch connecting the line to a fixed contact (7) of the vacuum interrupter and a second portion (8) of the branch being mobile and comprising a control mechanism of opening the vacuum interrupter connecting a movable contact (9), complementary to the fixed contact, the vacuum bulb to a cam (10) movable; the cam (10) comprising a contact (14) and being arranged to be pushed by the disconnector (2) between the open and closed positions of the line, the disconnector touching the contact (14) of the cam going to the open position while still in the closed position; characterized in that the control mechanism comprises a tensioned flexible electrical cable (15), said cable (15) being mechanically biased between the movable contact (9) of the vacuum interrupter (5) and the cam (10) and said cable (15) providing electrical conduction between the moving contact (9) of the vacuum bulb (5) and the contact (14) of the cam (10).

2. Device for breaking the current according to claim 1, characterized in that the cam (10) 11 is rotatable about an axis (13) and comprises a pulley (11) on which the cable (15) is wound.

3. Device for breaking the current according to claim 2, characterized in that the axis is horizontal, the cam points downwards and rotates freely about the axis, being only retained by the cable.

4. Device for breaking the current according to claim 1 or 3, characterized in that the cable is stretched by a spring (17).

Power cut-off device according to Claim 4, characterized in that the spring deforms perpendicular to the cable, and the cable (15) slides on the spring (17).

Power cut-off device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the cable (15) extends from the electrical contact (14) at one end of the cam to a rod ( 16) integral with the movable contact (9) and coming out of the vacuum bulb (5).

7. Device for breaking the current according to claims 2 and 6, characterized in that the pulley (11) is tangent to a direction of extension of the rod.