FR2979743A1 - Chariot porte contact mobile et appareil de coupure electrique equipe d'un tel chariot - Google Patents

Chariot porte contact mobile et appareil de coupure electrique equipe d'un tel chariot Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un chariot (8) porte contact mobile pour un appareil de coupure électrique, comportant plusieurs logements (80) agencés pour recevoir plusieurs contacts mobiles (5A-5C) parallèles et décalés dans l'espace, chacun étant associé à un organe de rappel (65), ledit chariot étant destiné à être couplé à un mécanisme d'actionnement (6) appartenant audit appareil. Le chariot (8) comporte un support isolant (81) dans lequel sont prévus les logements (80) parallèles et une structure portante (9) encerclant ledit support isolant (81) pour former autour de lui une ceinture de reprise de charges. Pour coupler ledit chariot (8) audit mécanisme d'actionnement, la structure portante (9) comporte une pièce de liaison (91) positionnée dans une partie avant dudit support isolant (81) et traversant le logement (80) central de manière à être en appui contre le contact mobile central (5A) à l'opposé de son organe de rappel (65) pour lui transmettre directement les efforts d'entraînement du mécanisme d'actionnement à l'ouverture dudit circuit électrique.

Description

CHARIOT PORTE CONTACT MOBILE ET APPAREIL DE COUPURE ELECTRIOUE EQUIPE D'UN TEL CHARIOT Domaine technique : La présente invention concerne un chariot porte contact mobile pour un appareil de coupure électrique, ledit chariot comportant au moins un logement agencé pour recevoir un contact mobile associé à un organe de rappel, et ledit chariot étant destiné à être couplé à un mécanisme d'actionnement appartenant audit appareil.
L'invention concerne également un appareil de coupure électrique pourvu d'un module de commande associé à au moins un module de coupure correspondant à une phase d'un réseau électrique, ce module de coupure comportant au moins un contact mobile associé à au moins une paire de contacts fixes, ledit contact mobile étant porté par un chariot couplé à un mécanisme d'actionnement commandé par ledit module de commande pour être déplacé entre au moins une position déclenchée dans laquelle le contact mobile est éloigné des contacts fixes et le circuit électrique est ouvert, et une position enclenchée dans laquelle le contact mobile est en appui contre les contacts fixes et le circuit électrique est fermé.
Technique antérieure : Pour déplacer les contacts mobiles de la position ouverte ou déclenchée à la position fermée ou enclenchée dans des appareils de coupure électrique tels que des interrupteurs, des interrupteurs fusibles, des commutateurs, des commutateurs- inverseurs, des disjoncteurs, ou similaires, les contacts mobiles sont disposés sur ou portés par un chariot. Ce chariot est généralement constitué d'une seule pièce moulée ou injectée, en matière synthétique ou composite, et sert à manoeuvrer en même temps les contacts mobiles des différents modules de coupure équipant un même appareil de coupure en fonction du nombre de phases du réseau électrique. L'ensemble des contraintes subies par le chariot, telles que les échauffements, efforts mécaniques permanents, efforts mécaniques occasionnels de forte intensité, etc. entraînent inévitablement des déformations voire des casses du chariot. Manoeuvrer plusieurs phases à partir d'un même chariot mobile pose également des problèmes d'isolation entre les phases. Ces différentes contraintes limitent les performances techniques d'un tel chariot. Exposé de l'invention : La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant une nouvelle conception de chariot porte contact mobile pouvant équiper tout type d'appareil de coupure électrique dans lequel les contacts mobiles se ferment par pression sur les contacts fixes, ce chariot étant agencé pour supporter, sans déformation, à la fois des contraintes mécaniques permanentes sous des conditions de température élevée, par exemple de l'ordre de 100°C, et des efforts mécaniques exceptionnels, notamment en cas de soudure des zones de contact, dans le but d'augmenter l'endurance électrodynamique et mécanique de l'appareil de coupure électrique équipé d'un tel chariot.
Dans ce but, l'invention concerne un chariot du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un support isolant pourvu dudit logement et au moins une structure portante encerclant ledit support isolant pour former autour de lui une ceinture de reprise de charges.
La structure portante comporte, avantageusement, au moins une pièce de liaison destinée à coupler ledit chariot au mécanisme d'actionnement appartenant audit appareil, cette pièce de liaison étant de préférence positionnée dans une partie avant dudit support isolant et traversant ledit logement transversalement de manière à être en appui sur le contact mobile à l'opposé de son organe de rappel, lorsque ledit contact mobile est monté dans ledit chariot. Dans une forme de réalisation préférée, la structure portante comporte en outre un profilé métallique s'étendant sur les côtés latéraux et à l'arrière dudit support isolant et la pièce de liaison comporte au moins un axe métallique traversant ledit support isolant et les extrémités latérales dudit profilé métallique. Le support isolant peut comporter au moins deux pièces superposées, dont un corps dans lequel est logé ledit contact mobile et un socle dans lequel est logé au moins en partie ledit organe de rappel, ledit logement s'étendant dudit corps à ladite semelle. Dans la forme de réalisation préférée, le chariot comporte plusieurs logements disposés en parallèle pour recevoir plusieurs contacts mobiles, isolés les uns des autres, ces logements pouvant avoir des profondeurs différentes pour décaler dans l'espace lesdits contacts mobiles. Si le chariot est symétrique par rapport à un axe médian, alors les logements sont décalés deux à deux symétriquement par rapport audit axe médian pour former des étages. Dans ce but également, l'invention concerne un appareil de coupure du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que ledit chariot comporte au moins un support isolant comportant ledit logement et au moins une structure portante encerclant ledit support isolant pour former autour de lui une ceinture de reprise de charges, tel que défini ci-dessus. Description sommaire des dessins : La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un exemple d'appareil de coupure électrique selon l'invention comportant un module de commande associé à trois modules de coupure, dans lequel le dernier module de coupure est ouvert, - la figure 2 est une vue en coupe d'un module de coupure de l'appareil de la figure 1 en position enclenchée, - la figure 3 est une vue en perspective d'un chariot porte contact mobile entrant dans la conception de l'appareil de la figure 1, - les figures 4A et 4B sont des vues en coupe du chariot de la figure 3 respectivement selon les axes de coupe AA et BB, et - la figure 5 est une variante de réalisation du chariot de la figure 3 correspondant à un calibre de courant plus élevé.
Illustrations de l'invention et différentes manières de la réaliser : En référence à la figure 1, l'appareil de coupure électrique 1 visé dans l'invention est habituellement constitué d'un module de commande 2 associé à un ou plusieurs modules de coupure 3 correspondant chacun à une phase d'un réseau électrique. Dans l'exemple illustré, l'appareil 1 est un appareil triphasé et comporte trois modules de coupure 3. Chaque module de coupure 3 comporte de manière connue un boîtier isolant 30 à l'intérieur duquel sont logés au moins deux contacts fixes 4, formant une paire, prolongés à l'extérieur dudit boîtier par des bornes de raccordement 40, et au moins un contact mobile 5 porté par un chariot 8 couplé à un mécanisme d'actionnement 6 commandé par le module de commande 2 pour être déplacé entre au moins une position déclenchée dans laquelle il est éloigné des contacts fixes et le circuit électrique est ouvert, et une position enclenchée dans laquelle il est en appui contre les contacts fixes et le circuit électrique est fermé. Le module de commande 2 peut être actionné manuellement par une poignée 20 et/ou automatiquement par une motorisation (non représentée). L'appareil de coupure 1 comporte dans l'exemple représenté des chambres de fractionnement 7 disposées au dessus des contacts fixes 4 et du contact mobile 5 pour capturer, étirer, refroidir puis éteindre l'arc électrique généré par le courant à chaque changement d'état dudit appareil. Cet appareil de coupure 1 doit pouvoir établir et couper des courants I dits normaux ou de défaut d'une valeur de 0 à 10In, In étant la valeur du courant nominal qui peut traverser l'appareil en permanence. Cet appareil doit aussi pouvoir établir, et le cas échéant couper, des courants de court-circuit dont la valeur peut atteindre 100 à 300 fois le courant nominal In, sans déformation ni rupture du chariot 8. La solution de l'invention est décrite en référence à un appareil électrique 1 dont les modules de coupure ont une architecture interne spécifique, objet d'une autre demande de brevet déposée simultanément, mais peut bien entendu s'appliquer à toute autre architecture interne de l'état de l'art. Dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, les contacts fixes 4 et le contact mobile 5 sont disposés pour former une boucle de courant en forme d'oméga, symétrique par rapport à un axe médian A confondu avec l'axe de déplacement Fd du contact mobile 5, dans lequel s'exercent les forces dites de Laplace, appelées aussi efforts de compensation Fc, générées par le courant circulant dans la boucle de courant. Les pièces conductrices formant les contacts fixes 4 sont rigidement fixées au boîtier 30, pliées approximativement en S, disposées en opposition et séparées par un espace médian libre. La pièce conductrice formant le contact mobile 5 a une largeur supérieure à l'espace libre entre les deux contacts fixes 4 pour, en position enclenchée, être plaquée sous pression contre les contacts fixes 4. Ces pièces conductrices offrent chacune une zone de contact C située dans un plan incliné par rapport à l'axe médian A.
La solution de l'invention est également décrite en référence à un appareil électrique dont le contact mobile est en fait constitué d'un ensemble 5, 5' de plusieurs contacts mobiles 5A-C, 5A-F, parallèles et décalés dans l'espace permettant d'échelonner dans le temps l'accostage des contacts mobiles sur les contacts fixes 4, objet encore d'une autre demande de brevet déposée simultanément, mais peut bien entendu s'appliquer aux appareils de l'état de l'art comportant un ou plusieurs contacts mobiles par paire de contacts fixes. Dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, le nombre de contacts mobiles par ensemble dépend du calibre du courant nominal In. Les figures 3 et 5 illustrent deux variantes de réalisation d'un ensemble de contacts mobiles, dont un premier ensemble 5 qui comporte cinq contacts mobiles 5A-C et correspond à un calibre de 250A avec une valeur de crête de 50 à 75 kA, et un second ensemble 5' qui comporte douze contacts mobiles 5A-F et correspond à un calibre de 1600A avec une valeur de crête de 120 à 150 kA. Les ensembles 5, 5' sont symétriques par rapport à l'axe médian A de l'appareil de coupure 1 et comportent un ou deux contact(s) mobile(s) central(aux) 5A différent(s) des autres contacts mobiles 5B-F latéraux. Dans l'ensemble de la figure 3, le contact mobile central 5A est centré sur l'axe médian A et dans l'ensemble de la figure 4, les deux contacts mobiles centraux 5A sont symétriques à l'axe médian A. Chaque contact mobile central 5A est plus grand et/ou positionné en avance sur les autres pour être le premier à accoster les contacts fixes 4 afin d'établir le courant, et le dernier à quitter les contacts fixes 4 afin de couper le courant. C'est lui qui subit l'arc électrique et joue par conséquent le rôle de pare-étincelles. Les contacts mobiles latéraux 5A-C et 5A-F sont constitués chacun d'une pièce conductrice sous la forme d'une lame métallique, symétrique par rapport à l'axe médian A et pourvue latéralement de deux zones de contact C. Ils peuvent avoir des dimensions identiques ou non. Ils sont au moins identiques deux à deux symétriquement par rapport à l'axe médian A.
Les contacts mobiles 5A-C, 5A-F d'un même ensemble 5, 5' sont portés par un chariot 8 objet de la présente invention. Dans l'exemple illustré, le chariot 8 comporte plusieurs logements 80 séparés et parallèles, agencés pour recevoir les contacts mobiles 5A-C, 5A-F en les isolant les uns des autres. Chaque contact mobile est associé, dans son logement 80, à un organe de rappel 65, sous la forme par exemple d'un ressort de compression, agencé pour exercer un effort presseur déterminé sur le contact mobile lorsqu'il est plaqué contre les contacts fixes 4 en position enclenchée. Les logements 80 ont des profondeurs différentes pour que les contacts mobiles latéraux 5B-C, 5B-F soient décalés deux à deux par rapport au contact mobile central 5A proéminent et former des étages El, E2, etc. La course d'un étage à l'autre peut être égale ou non. Le chariot 8 comporte un support isolant 81 dans lequel sont prévus les logements 80 ainsi qu'une structure portante 9 encerclant le support isolant 81 pour former autour de lui une ceinture de reprise de charges. Dans l'exemple représenté, le support isolant 81 est constitué de deux pièces superposées définissant un corps 82 dans lequel les contacts mobiles 5A-C, 5A-F sont logés, isolés les uns des autres par les cloisons des logements 80, avec une liberté de mouvement axial, et un socle 83 au fond duquel les organes de rappel 65 prennent appui. Les logements 80 s'étendent entre le socle 83 et le corps 82 et débouchent dudit corps latéralement et symétriquement par rapport à l'axe médian A pour laisser émerger les zones de contact C. Le logement 80 central se prolonge jusqu'à l'avant du support isolant 81 compte tenu du bossage 50 prolongeant le contact mobile central 5A pour servir de pare-étincelles. Le corps 82 et le socle 83 sont maintenus assemblés par ladite structure portante 9. Bien entendu, toute autre forme de réalisation dudit support isolant 81 permettant d'obtenir les mêmes fonctionnalités est envisageable. La structure portante 9 comporte, dans l'exemple représenté, un profilé 90 plat, de préférence métallique, s'étendant sur les côtés latéraux et à l'arrière du support isolant 81 à la manière d'une ceinture. Elle comporte en outre une pièce de liaison 91, sous la forme d'un axe de préférence métallique, traversant le support isolant 81 à l'avant et liée mécaniquement aux extrémités latérales du profilé 90 pour fermer la ceinture. Cette pièce de liaison 91 traverse au moins un des logements 80 transversalement et de préférence le logement central, pour venir en appui contre au moins et de préférence le contact mobile central 5A, à l'opposé de son organe de rappel 65. La pièce de liaison 91 forme une articulation B2 permettant le couplage du chariot 8 au mécanisme d'actionnement 6 comme expliqué plus loin et transmet ainsi directement les efforts d'entraînement dudit mécanisme, notamment au déclenchement pour ouvrir le circuit électrique, au contact mobile central 5A qui est le dernier à quitter le contact fixe 4. Bien entendu, toute autre forme de réalisation de ladite structure portante 9 permettant d'obtenir les mêmes fonctionnalités est envisageable. Dans l'exemple représenté, le mécanisme d'actionnement 6 de l'ensemble 5, 5' de contacts mobiles comporte un axe d'entraînement 60 lié en rotation avec la poignée par un renvoi d'angle (non visible) et/ou commandé par un second organe (non représenté) emboîté dans l'alésage carré 61. Un système de transformation du mouvement de rotation de l'axe d'entraînement 60 en un mouvement de translation permet de déplacer le chariot 8 dans l'axe médian A. Ce système de transformation de 20 mouvement comporte une paire de bielles 62, 63 articulées, mais tout autre moyen équivalent est envisageable. La première bielle 62 est solidaire de l'axe d'entraînement 60 et couplée en rotation à la seconde bielle 63 par une première articulation B 1 . La seconde bielle 63 est couplée en rotation avec le chariot 8 par une seconde articulation B2 définie par la pièce de liaison 91. Le chariot 8 est guidé en translation par rapport au boîtier 30 au moyen de rails, de nervures ou de tout autre moyen équivalent, dans lesquelles circulent les extrémités saillantes de la pièce de liaison 91 formant l'articulation B2 ou toute autre forme complémentaire.
Il ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés, notamment la conception du chariot porte contact mobile permet de dissocier la fonction d'isolation des contacts mobiles, de la fonction de résistance mécanique du chariot, et de les dédier à deux pièces différentes mais complémentaires, adaptées aussi bien dans le choix des matériaux que dans leur forme à la fonction attribuée. Le résultat obtenu est une augmentation des caractéristiques techniques d'un tel chariot et de sa durée de vie, contribuant favorablement à prolonger l'endurance de l'appareil de coupure électrique.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. Le chariot de l'invention a été décrit en référence à une version multi-contacts mobiles, mais peut être prévu pour une version mono contact mobile. Dans tous les cas, il est nécessaire de prévoir un chariot par module de coupure ou par phase.

Claims (17)

  1. REVENDICATIONS1. Chariot (8) porte contact mobile pour un appareil de coupure électrique (1), comportant au moins un logement (80) agencé pour recevoir un contact mobile (5) associé à un organe de rappel (65), ledit chariot étant destiné à être couplé à un mécanisme d'actionnement (6) appartenant audit appareil, caractérisé en ce que ledit chariot (8) comporte au moins un support isolant (81) comportant ledit logement (80) et au moins une structure portante (9) encerclant ledit support isolant (81) pour former autour de lui une ceinture de reprise de charges.
  2. 2. Chariot selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure portante (9) comporte au moins une pièce de liaison (91) destinée à coupler ledit chariot (8) au mécanisme d'actionnement (6) appartenant audit appareil.
  3. 3. Chariot selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pièce de liaison (91) est positionnée dans une partie avant dudit support isolant (81) et traverse ledit logement (80) transversalement de manière à être en appui sur le contact mobile (5) à l'opposé de son organe de rappel (65), lorsque ledit contact mobile est monté dans ledit chariot.
  4. 4. Chariot selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite structure portante (9) comporte en outre un profilé métallique (90) s'étendant sur les côtés latéraux et à l'arrière dudit support isolant (81) et en ce que ladite pièce de liaison (91) comporte au moins un axe métallique traversant ledit support isolant (81) et les extrémités latérales dudit profilé métallique (90).
  5. 5. Chariot selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support isolant (81) comporte au moins deux pièces superposées, dont un corps (82) dans lequel est logéledit contact mobile (5) et un socle (83) dans lequel est logé au moins en partie ledit organe de rappel (65), ledit logement (80) s'étendant dudit corps - à ladite semelle.
  6. 6. Chariot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs logements (80) disposés en parallèle pour recevoir plusieurs contacts mobiles (5A-C, 5A-F), isolés les uns des autres.
  7. 7. Chariot selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits logements (80) ont des profondeurs différentes pour décaler dans l'espace lesdits contacts mobiles (5A-C, 5A-F).
  8. 8. Chariot selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est symétrique par rapport à un axe médian (A) et que lesdits logements (80) sont décalés deux à deux symétriquement par rapport audit axe médian pour former des étages.
  9. 9. Appareil de coupure électrique (1) pourvu d'un module de commande (2) associé à au moins un module de coupure (3) correspondant à une phase d'un réseau électrique, ledit module de coupure comportant au moins un contact mobile (5) associé à au moins une paire de contacts fixes (4), ledit contact mobile (5) étant porté par un chariot (8) couplé à un mécanisme d'actionnement (6) commandé par ledit module de commande (2) pour être déplacé entre au moins une position déclenchée dans laquelle le contact mobile est éloigné des contacts fixes et le circuit électrique est ouvert, et une position enclenchée dans laquelle le contact mobile est en appui contre les contacts fixes et le circuit électrique est fermé, ledit chariot comportant au moins un logement pour recevoir ledit contact mobile associé à un organe de rappel, caractérisé en ce que ledit chariot (8) comporte au moins un support isolant (81) comportant ledit logement (80) et au moins une structure portante (9) encerclant ledit support isolant (81) pour former autour de lui une ceinture de reprise de charges.
  10. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite structure portante (9) comporte au moins une pièce de liaison (91) agencée pour coupler ledit chariot (8) audit mécanisme d'actionnement (6).
  11. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite pièce de liaison (91) est positionnée dans une partie avant dudit support isolant (81) et traverse ledit logement (80) transversalement de manière à être en appui sur ledit contact mobile (5) à l'opposé dudit organe de rappel (65).
  12. 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite structure portante (9) comporte au moins un profilé métallique (90) s'étend sur les côtés latéraux et à l'arrière dudit support isolant (81) et en ce que ladite pièce de liaison (91) comporte au moins un axe métallique traversant ledit support isolant (81) et les extrémités latérales dudit profilé métallique (90).
  13. 13. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit support isolant (81) comporte au moins deux pièces superposées, dont un corps (82) dans lequel est logé ledit contact mobile (5) et un socle (83) dans lequel est logé au moins en partie ledit organe de rappel (65), ledit logement (80) s'étendant dudit corps et à ladite semelle.
  14. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un ensemble (5, 5') de plusieurs contacts mobiles (5A-C; 5A-F) associé à ladite paire de contacts fixes (4), et en ce que ledit chariot (8) comporte plusieurs logements (80) parallèles pour recevoir lesdits contacts mobiles isolés les uns par rapport aux autres.
  15. 15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits logements (80) ont des profondeurs différentes pour décaler dans l'espace lesdits contacts mobiles lesuns par rapport aux autres de manière à échelonner dans le temps l'accostage desdits contacts mobiles sur lesdits contacts fixes lors de la fermeture du circuit électrique.
  16. 16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit ensemble (5, 5') comporte au moins un contact mobile central (5A) en avance sur les autres contacts mobiles (5B-C ; 5B-F) disposés latéralement autour dudit contact mobile central (5A) pour qu'il soit le premier à établir le courant lors de la fermeture du circuit électrique et le dernier à couper le courant à l'ouverture dudit circuit, et en ce que ladite pièce de liaison (91) dudit chariot (8) est en contact direct sur ledit contact mobile central (5A) pour lui transmettre directement les efforts d'entraînement du mécanisme d'actionnement (6) à l'ouverture dudit circuit électrique.
  17. 17. Appareil selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que ledit chariot (8) est symétrique par rapport à un axe médian (A) et en ce que lesdits logements (80) sont décalés deux à deux symétriquement par rapport audit axe médian pour former des étages.
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