FR3016470A1 - Sectionneur a detection de defaillance d'un ressort d'acceleration d'un contact d'arc - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un appareillage électrique de coupure (1), en particulier un sectionneur, comprenant deux contacts d'arc électrique (5a, 5b) conçus pour être amenés d'une position de fermeture à une position d'ouverture lors d'une opération d'ouverture, par déplacement relatif en translation selon un axe central (19) de ces contacts d'arc. Selon l'invention, l'appareillage comporte de des moyens d'accélération du contact d'arc mobile (5b) durant l'opération d'ouverture, grâce à un ressort (16). L'appareillage est aussi conçu de sorte que suite à la libération d'énergie par le ressort (16) au cours de l'opération d'ouverture, si le contact d'arc mobile (5b) et l'autre corps mobile (4b') ne retrouvent pas leur position relative déterminée, cet autre corps (4b') est empêché par butée d'atteindre la position d'ouverture.

Description

SECTIONNEUR A DETECTION DE DEFAILLANCE D'UN RESSORT D'ACCELERATION D'UN CONTACT D'ARC DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des appareillages électriques de coupure, en particulier du type sectionneur ou sectionneur de terre, de préférence haute tension. Encore plus préférentiellement, l'invention concerne un sectionneur haute tension du type GIS (de l'acronyme anglais « Gas Insulated Switchgear »), c'est-à-dire se trouvant sous enveloppe métallique ou blindée avec un isolement électrique conféré par du gaz SF6 ou équivalent. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Classiquement et de façon connue de l'homme du métier, un appareillage électrique de coupure du type sectionneur ou sectionneur de terre comporte un ensemble électriquement conducteur qui est déplacé à vitesse de translation constante durant chaque opération d'ouverture et durant chaque opération de fermeture. Au cours de ces opérations effectuées à répétition, l'ensemble conducteur, qui est généralement équipé d'un contact permanent et d'un contact d'arc électrique, subit des sollicitations mécaniques et électriques qui engendrent progressivement sa dégradation. Ce phénomène s'observe également sur l'autre contact permanent et sur l'autre contact d'arc électrique de l'appareillage, dits contacts fixes. Ces problèmes génèrent la création de particules, de la pollution, de l'échauffement, et affectent la durée de vie de l'appareillage électrique. En particulier, lors d'une opération d'ouverture, si la vitesse de l'ensemble électriquement conducteur est trop rapide, elle entraîne une usure mécanique des contacts permanents. Cela pourrait 10 inciter à réduire la vitesse de l'ensemble électriquement conducteur, mais il se produirait en contrepartie une usure électrique des contacts d'arc, en raison de la formation d'un arc électrique entre ceux-ci durant les opérations d'ouverture, notamment en 15 cas de transfert de jeu de barres. Pour tenter de résoudre ce problème, le document FR 2 547 107 propose un appareillage électrique avec un contact d'arc fixe couplé à un ressort, qui permet d'accélérer la vitesse d'écartement 20 des deux contacts d'arc au moment de leur séparation. Néanmoins, le contact d'arc fixe ne peut plus réellement être considéré comme fixe, puisqu'il est monté à coulissement sur le bâti fixe de l'appareillage. D'autre part, les conceptions 25 conventionnelles des appareillages électriques de coupure ne permettent généralement pas de surveiller la zone du contact fixe, de sorte que la détection d'une éventuelle anomalie sur le ressort n'est pas envisageable. Cela parait rédhibitoire, car une cassure 30 du ressort non détectée provoquerait un disfonctionnement dangereux de l'appareillage de coupure. En outre, la présence d'aimants permanents pour faire fonctionner le système est susceptible de 5 générer des perturbations électromagnétiques qui ne sont bien entendu pas souhaitables. Enfin, le couplage du ressort au contact fixe nécessite une augmentation sensible de l'encombrement de la zone, ce qui se traduit par un 10 accroissement pénalisant l'encombrement global de l'appareillage électrique de coupure, qui est pourtant un critère jugé primordial sur les appareillages actuels. Il existe donc un besoin d'optimisation de 15 ces appareillages de coupure, en particulier pour réduire les effets néfastes liés à la formation à répétition d'arcs électriques entre les contacts d'arc, durant les opérations d'ouverture. EXPOSÉ DE L'INVENTION 20 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 appareillage électrique de coupure, en particulier un 25 sectionneur, comprenant deux contacts d'arc électrique conçus pour être amenés d'une position de fermeture à une position d'ouverture lors d'une opération d'ouverture, par déplacement relatif en translation selon un axe central de ces contacts d'arc. 30 Selon l'invention, l'un des deux contacts d'arcs électrique est un contact d'arc mobile faisant partie intégrante d'un ensemble mobile électriquement conducteur comportant également un autre corps monté mobile à coulissement relativement au contact d'arc mobile selon une direction de déplacement de cet ensemble électriquement conducteur, ce dernier comportant en outre des moyens élastiques de rappel interposés entre ledit contact d'arc mobile et ledit autre corps, ledit appareillage étant conçu de sorte qu'au cours d'une opération d'ouverture, lesdits moyens élastiques de rappel puissent d'abord emmagasiner de l'énergie par déplacement relatif entre ledit contact d'arc mobile et ledit autre corps, puis libérer l'énergie emmagasinée pour provoquer une accélération dudit contact d'arc mobile.

Enfin, en position de fermeture, lesdits moyens élastiques de rappel placent ledit contact d'arc mobile et ledit autre corps dans une position relative déterminée, l'appareillage étant conçu de sorte que suite à la libération d'énergie par les moyens élastiques de rappel au cours de l'opération d'ouverture, si ledit contact d'arc mobile et ledit autre corps ne retrouvent pas leur position relative déterminée, ledit autre corps est empêché par butée d'atteindre ladite position d'ouverture.

Ainsi, l'invention est tout d'abord remarquable en ce qu'elle permet de faire varier la vitesse dudit contact d'arc de l'ensemble mobile, au cours d'une même opération d'ouverture, par le biais de l'accélération provoquée par la libération d'énergie des moyens élastiques de rappel. Par conséquent, cette variation maîtrisée peut être déterminée de manière à limiter au mieux les usures mécanique et électrique de l'ensemble électriquement conducteur. A cet égard, la libération d'énergie est préférentiellement amorcée après la séparation des contacts permanents, et pendant la séparation des contacts d'arc électrique, c'est-à-dire amorcée à l'instant précis de la séparation des contacts d'arcs ou avant ce même instant, et achevée après qu'ils soient séparés. De ce fait, la vitesse du contact d'arc mobile embraqué sur l'ensemble électriquement conducteur est encore plus élevée durant cette phase critique de l'opération d'ouverture, ce qui limite les dégradations dues aux sollicitations électriques. Cette particularité de l'invention est également avantageuse en ce sens qu'elle permet une variation de la vitesse dudit contact d'arc de l'ensemble mobile, tout en déplaçant à vitesse de translation constante le point d'attache d'un dispositif d'entraînement de l'ensemble mobile électriquement conducteur. Par conséquent, ce dispositif d'entraînement peut avantageusement intégrer un moteur piloté à vitesse constante, même si une vitesse variable pourrait être mise en oeuvre, sans sortir du cadre de l'invention.

Par ailleurs, contrairement à la solution décrite dans le document FR 2 547 107, le ressort d'accélération n'est pas agencé du côté des éléments fixes, mais sur l'ensemble comprenant les électrodes mobiles. Ainsi, en retenant cet emplacement spécifique, il est possible de s'affranchir du problème de détection d'une éventuelle anomalie sur le ressort, tel que rencontré dans l'art antérieur. Il est en effet bien plus aisé de surveiller une éventuelle cassure du ressort lorsqu'il se trouve sur l'ensemble mobile conducteur, que lorsqu'il se trouve à proximité des éléments fixes. Concrètement, dans l'invention, il est fait en sorte que si le contact d'arc mobile et l'autre corps ne retrouvent pas leur position relative déterminée occupée en position de fermeture, cet autre corps est empêché par butée d'atteindre la position d'ouverture. Un capteur de position ou une détection visuelle de cette position particulière dudit autre corps permet alors de déceler facilement la défaillance des moyens élastiques de rappel servant à l'accélération du contact d'arc mobile. L'invention présente par conséquent une conception dite à « action positive ». En outre, dans l'invention, aucun aimant permanent n'est requis comme dans la solution du document FR 2 547 107.

Enfin, cette solution permet de réduire l'encombrement global de l'appareillage par rapport à ceux rencontrés dans l'art antérieur. Effectivement, dans l'art antérieur, la modification apportée au contact fixe pour le rendre légèrement mobile entraîne une augmentation sensible du dimensionnement, notamment pour des besoins de guidage en translation de ce contact. En revanche, lorsque l'élément accéléré est agencé du côté des électrodes / conducteurs mobiles, sur l'ensemble conducteur, l'impact sur le dimensionnement est largement plus faible car cet ensemble dispose déjà d'un encombrement important, notamment une longueur importante pour assurer son guidage en translation. A titre d'exemple, à l'aide des moyens élastiques précités, lors de la phase initiale d'une opération d'ouverture, la vitesse de l'ensemble électriquement conducteur peut être lente, jusqu'à la séparation des contacts permanents afin de limiter l'usure mécanique de ceux-ci, puis s'élever ensuite pour limiter l'usure électrique des contacts d'arc.

De préférence, ledit autre corps comporte un élément de support d'au moins une butée de course montée mobile sur cet élément de support entre une position de retrait et une position saillante de blocage, ledit contact d'arc mobile étant équipé d'au moins un organe d'actionnement qui, lorsque ledit contact d'arc mobile et ledit autre corps occupent leur position relative déterminée, coopère avec la butée de course en la maintenant dans sa position de retrait. De plus, un corps fixe de l'appareillage comporte au moins une butée complémentaire prévue pour retenir ladite butée de course lorsque celle-ci occupe sa position saillante de blocage atteinte en cas d'absence de coopération avec l'organe d'actionnement, ladite butée complémentaire retenant ladite butée de course de telle façon que ledit autre corps soit retenu à distance de sa position d'ouverture. De préférence, des moyens élastiques de rappel sont interposés entre l'élément de support et la butée de course, de façon à forcer celle-ci en direction de sa position saillante de blocage.

De préférence, l'appareillage comporte un capteur de position dudit autre corps relativement au corps fixe de l'appareillage. Ce capteur de position peut être relié à une unité de commande capable de générer une alerte lorsque ledit autre corps n'atteint pas sa position d'ouverture, du fait d'une défaillance des moyens élastiques de rappel. De préférence, ledit appareillage comporte de plus des moyens de mise en rotation permettant de provoquer une rotation des contacts d'arc l'un par rapport à l'autre selon ledit axe central, au moins après la séparation des contacts d'arc lors d'une opération d'ouverture. La solution proposée est avantageuse en ce qu'elle permet, par rotation relative des deux contacts d'arc, d'étirer l'arc électrique se produisant entre ces derniers lors d'une opération d'ouverture. Cet étirement favorise l'extinction de l'arc, et permet également de répartir l'usure électrique sur ces contacts d'arc. Les effets néfastes liés à la formation à répétition d'arcs électriques entre les contacts d'arc sont par conséquent encore largement atténués par cette particularité, et la durée de vie de ces contacts s'en trouve encore avantageusement améliorée.

De préférence, lesdits moyens de mise en rotation sont conçus pour amorcer la rotation relative des deux contacts d'arc pendant la séparation des contacts d'arc électrique, c'est-à-dire amorcée à l'instant précis de la séparation des contacts d'arcs ou bien avant ce même instant. De plus, la conception de l'appareillage est retenue de sorte que la rotation soit stoppée à un instant suivant celui de l'extinction de l'arc électrique. De manière plus générale, il est noté que cette amorce a lieu préférentiellement après le début de l'opération d'ouverture, et que la rotation est stoppée avant la fin de cette même opération. Typiquement, la rotation relative s'effectue sur une durée correspondant à quelques millisecondes sur une durée totale de course d'ouverture d'environ 10s, et/ou sur une distance correspondant à un tiers de la course totale de l'ensemble mobile lors de l'opération d'ouverture. De plus, de préférence, la conception de l'appareillage est telle qu'aucune rotation ne se produit durant les opérations de fermeture.

De préférence, lesdits moyens de mise en rotation sont conçus de manière à ce que la position angulaire relative entre les deux contacts d'arc électrique diffère entre celle adoptée dans une position de fermeture des contacts d'arc, et celle adoptée dans la position de fermeture du cycle directement consécutif. Cela permet de répartir davantage l'usure électrique sur les contacts d'arc, dont la durée de vie est encore améliorée. A titre indicatif, l'appareillage peut être conçu de sorte que l'étendue angulaire de la rotation relative après chaque cycle est telle que 360 n'est pas un multiple de la valeur de cette étendue. Avec un tel principe, après un tour complet de rotation relative entre les contacts d'arc, généralement obtenu après plusieurs cycles, la position relative entre les deux contacts d'arc n'est pas la même que celle adoptée au début du tour précédent. Cette étendue angulaire est de préférence identique à chaque cycle. Il est noté que la rotation relative entre les contacts d'arc peut être obtenue en faisant tourner les deux contacts, ou bien seulement l'un d'entre eux, que celui-ci soit mobile en translation ou fixe. Les modes de réalisation préférés présentés ci-dessous portent néanmoins uniquement sur le cas d'un unique contact d'arc mobile en rotation, qui est ici le contact d'arc mobile en translation. De préférence, lesdits moyens de mise en rotation sont conçus pour appliquer une rotation relative des deux contacts d'arc seulement durant la phase de libération d'énergie desdits moyens élastiques de rappel, et encore plus préférentiellement durant une très grande partie de cette phase de libération d'énergie. De préférence, lesdits moyens de mise en rotation comportent un système de doigt logé dans une rainure hélicoïdale, ladite rotation relative des deux contacts d'arc s'opérant de manière automatique par déplacement du doigt dans la rainure hélicoïdale, durant le coulissement entre ledit autre corps et le contact d'arc mobile, au cours de la phase de libération d'énergie desdits moyens élastiques de rappel. Ainsi, ce principe offre une solution simple et efficace permettant de convertir le mouvement de coulissement du contact d'arc mobile en un mouvement hélicoïdal, incluant la rotation désirée du contact d'arc. Ce principe de doigt et rainure hélicoïdale, ou similaire, est par ailleurs applicable même lorsque l'appareillage ne présente pas de système permettant l'accélération du contact d'arc mobile. De préférence, ledit système comporte également une bague entourant le contact d'arc mobile, ladite bague étant solidaire de l'extrémité du doigt opposée à celle logée dans ladite rainure pratiquée dans ledit autre corps. De préférence, ladite bague est reliée au contact d'arc mobile de manière à ce que lorsqu'elle est mise en rotation dans un premier sens de rotation, elle entraîne avec elle le contact d'arc en rotation selon l'axe central, et de manière à ce que lorsqu'elle est mise en rotation dans un second sens de rotation opposé au premier, elle n'entraîne aucune rotation du contact d'arc. De préférence, lesdits moyens élastiques de rappel de l'ensemble électriquement conducteur comprennent au moins un ressort de compression ou de traction.

De préférence, ledit autre corps de l'ensemble électriquement conducteur est destiné à être relié à un point d'attache d'un dispositif d'entraînement dudit ensemble mobile électriquement conducteur.

De préférence, ledit autre corps comporte le contact électrique permanent. De préférence, l'appareillage comporte des moyens de butée permettant, au cours d'une opération d'ouverture, de bloquer le mouvement de translation dudit contact d'arc mobile par rapport à un corps fixe de l'appareillage, et ledit autre corps est équipé de moyens de déverrouillage conçus pour libérer lesdits moyens de butée après que cet autre corps ait été déplacé relativement au contact d'arc mobile, selon une distance prédéterminée.

De préférence, lesdits moyens de butée comportent au moins une première butée mobile montée sur ledit contact d'arc mobile, ainsi qu'une moins une seconde butée montée sur ledit corps fixe de l'appareillage, et lesdits moyens de déverrouillage prennent la forme d'au moins une rampe capable de déplacer, par contact, la première butée relativement au contact d'arc mobile. De préférence, la première butée est un galet. Enfin, l'invention a pour objet un procédé de mise en oeuvre d'une opération d'ouverture à l'aide d'un appareillage tel que décrit ci-dessus, réalisée de sorte que suite à la libération d'énergie par les moyens élastiques de rappel, si ledit contact d'arc mobile et ledit autre corps ne retrouvent pas leur position relative déterminée occupée en position de fermeture, ledit autre corps est empêché par butée d'atteindre ladite position d'ouverture. 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 est une demi-vue en 30 perspective d'un sectionneur selon un mode de réalisation préféré de l'invention, coupée selon un plan longitudinal Pl et avec le sectionneur se présentant dans une configuration telle qu'observée durant une opération d'ouverture ; - la figure lb est une demi-vue en perspective du sectionneur montré sur la figure précédente, cette demi-vue étant coupée selon un plan longitudinal P2 orthogonal à Pl et avec le sectionneur se présentant dans la même configuration que celle de la figure la ; - la figure 2a est une vue en coupe longitudinale du sectionneur montré sur les figures précédentes, prise selon le plan Pl, avec le sectionneur se présentant en configuration de fermeture ; - la figure 2b est une vue en coupe longitudinale du sectionneur montré sur les figures précédentes, prise selon le plan P2, avec le sectionneur se présentant dans la même configuration que celle de la figure 2a ; - les figures 3a à 5b représentent le sectionneur montré sur les figures précédentes, dans différentes configurations adoptées successivement au cours d'une opération d'ouverture ; et - la figure 6 représente une vue du sectionneur en fin d'opération d'ouverture, lors d'une défaillance du ressort d'accélération du contact d'arc. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS En référence tout d'abord aux figures la, lb, 2a, 2b, il est représenté une partie d'un 30 sectionneur selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ce sectionneur pouvant être un sectionneur de terre, de préférence un sectionneur haute tension du type GIS. Le sectionneur 1 comprend une chambre de coupure 2 montrée uniquement partiellement, enfermée dans une enceinte contenant un gaz isolant tel que du gaz SF6 ou tout autre mélange gazeux réputé approprié. La chambre 2 renferme un contact permanent fixe 4a, ainsi qu'un contact fixe d'arc électrique 5a, destiné à être situé radialement vers l'intérieur par rapport au contact permanent. En outre, elle renferme un ensemble mobile électriquement conducteur 6, relié à un corps fixe 8 dans lequel il est mobile à translation, selon une direction de déplacement représentée par la flèche 11.

Cet ensemble 6 présente une extrémité équipée d'un contact permanent mobile 4b en forme de tube, et comporte également un contact mobile d'arc électrique 5b disposé radialement vers l'intérieur par rapport au contact permanent 4b. Ces deux contacts 4b, 5b sont destinés à coopérer avec les contacts fixes précités. L'ensemble 6 prend globalement la forme d'un cylindre mobile à coulissement, comme le piston d'un vérin, dans un logement cylindrique 10 du corps 8. Le contact permanent 4b forme le corps extérieur de l'ensemble, à travers lequel passe le contact d'arc 5b. Plus précisément, le contact permanent 4b est solidaire d'un élément diélectrique 13 fixé sur une collerette intérieure 14 de ce contact permanent 4b. A l'opposé, ce dernier est équipé d'un fond diélectrique 15. Ces éléments 4b, 13 et 15 forment ensemble un corps solidaire, dit « autre corps 4b'».

L'élément diélectrique 13 présente une partie avant de forme annulaire fixée sur la collerette 14, qui se prolonge par deux secteurs angulaires de cylindre 7, diamétralement opposés de part et d'autre du plan P2. L'extrémité arrière de ces secteurs 7, qui s'étendent longitudinalement, est fixée sur le fond diélectrique 15. C'est à l'intérieur de la partie avant de forme annulaire de l'élément diélectrique 13 qu'est pratiqué un alésage 12 orienté selon la direction 11, et logeant à coulissement le contact d'arc 5b. Ainsi, ce dernier est monté mobile à coulissement relativement au contact permanent 4b selon la direction de déplacement 11. Plus généralement, il est monté mobile à coulissement relativement à l'ensemble de l'autre corps 4b', selon la direction de déplacement 11. De plus, l'ensemble électriquement conducteur 6 comporte des moyens élastiques de rappel, tel qu'un ressort de compression 16, forçant le contact d'arc 5b à se déplacer en direction d'une première position d'extrémité par rapport au contact permanent 5b, correspondant à la position dans laquelle il se situe rentré au maximum dans les cylindres du contact permanent 4b, tel que cela est montré sur les figures 2a et 2b. Cette première position, vers laquelle le ressort 16 tend à pousser le contact d'arc 5b, correspond donc à une position dans laquelle ce contact est forcé contre le fond 15 de l'autre corps 4b'.

Pour ce faire, le ressort 16, disposé autour du contact d'arc 5b, prend appui à l'une de ses extrémités sur une surface de butée 18 de ce contact, et prend appui à l'autre de ses extrémités sur la collerette 14 du contact permanent 4b. Le ressort 16 est donc disposé radialement entre ce contact 4b et l'élément diélectrique 13. La surface de butée 18 est pratiquée à l'extrémité d'une tige 17 du contact 5b. Elle fait partie d'une base 20 du contact d'arc 5b, en forme générale de disque. La base 20 guide linéairement le contact 5b en laissant librement pivoter la tige 17, selon l'axe central 19 des contacts d'arc correspondant également à l'axe central et longitudinal de l'ensemble du sectionneur 1. Ainsi, lorsque le contact permanent 4b se déplace selon la direction 11 dans le sens de l'ouverture, conduisant à l'écartement des contacts électriques, il transmet ce mouvement au contact d'arc 5b par le biais de la réaction du ressort de compression 16 sur la collerette 14. Inversement, lorsque le contact permanent 4b se déplace selon la direction 11 dans le sens de la fermeture, conduisant à un rapprochement des contacts électriques, il transmet ce mouvement au contact d'arc 5b par son fond diélectrique 15.

A cet égard, pour mettre le contact permanent 4b en mouvement, afin de mettre en oeuvre les opérations d'ouverture et de fermeture du sectionneur 1, ce contact est relié à son extrémité arrière à un point d'attache 22 d'un dispositif d'entraînement 30.

Ce dispositif 30 peut être réalisé de manière conventionnelle, par exemple de manière à appliquer une vitesse de translation constante au point d'attache 22, selon la direction 11, durant chaque opération de fermeture et chaque opération d'ouverture. La partie fixe 8 du sectionneur est également équipée de montants 34 parallèles à l'axe 19, et disposés diamétralement opposés de part et d'autre du plan Pl. Ces deux montants 34 sont fixés sur un fond fixe 35 et forment chacun, à l'extrémité opposée, respectivement deux butées axiales 38. Celles-ci forment des moyens de butée conjointement avec des galets 23, ces derniers constituant des premières butées, et les butées 38 formant des secondes butées. Les butées 23, 38 sont en regard et alignées deux à deux selon la direction 11, impliquant que les deux galets 23 sont également disposés diamétralement opposés, de part et d'autre du plan Pl. Ces deux galets 23 sont chacun monté mobile sur la base 20 en forme de disque. Des moyens élastiques de rappel, tels qu'un ou plusieurs ressorts de compression 24, forcent les galets 23 à se déplacer vers l'extérieur de la base 20. Ils font saillie de cette base, radialement l'extérieur, lorsque le sectionneur se trouve en configuration de fermeture montrée sur les figures 2a et 2b.

Dans cette même configuration, les galets 23 peuvent être en appui contre la surface intérieure du contact permanent 4b. De plus, les butées 23, 38 sont à distance les unes des autres, et ne coopèrent pas entre elles. En revanche, comme cela sera détaillé ci-après, ces butées sont amenées à coopérer temporairement deux à deux au cours d'une phase précise de l'opération d'ouverture, avant que des rampes longitudinales 40 prévues sur l'autre corps 4b' viennent déplacer par contact les galets 23, pour libérer ainsi les premières et secondes butées. Les rampes 40 remplissent par conséquent une fonction de déverrouillage des moyens de butée. Par ailleurs, le sectionneur 1 est équipé d'un système 50 permettant une rotation automatique et maîtrisée du contact d'arc 5b, et plus précisément de sa tige 17 selon l'axe 19. Le système 50, le mieux visible sur la figure 2a, comporte tout d'abord une bague 52 solidaire en translation de la tige 17 qu'elle entoure. De plus, elle est solidaire en rotation de cette même tige, mais seulement dans l'un des deux sens de rotation. Par conséquent, dans un premier sens de rotation de la bague 52 selon l'axe 19, cette bague entraîne avec elle la tige de contact d'arc, tandis que dans l'autre sens de rotation, la bague 52 tourne mais la tige 17 reste fixe en rotation.

La bague 52 centrée sur l'axe 19 porte fixement un doigt (référencé 54 sur la figure 4c qui sera décrite ultérieurement). Ce doigt est orienté radialement et son extrémité libre, opposée à celle solidaire de la bague 52, est logée dans une rainure hélicoïdale 56 d'axe 19 pratiquée à travers l'élément diélectrique 13. Plus précisément, il est prévu deux doigts portés par la bague 52, coopérant avec deux rainures hélicoïdales 56 pratiquées respectivement à travers les 30 deux secteurs angulaires 7 de l'élément diélectrique 13.

Les deux rainures identiques 56 sont initiées en partie avant des secteurs angulaires 7, et s'étendent vers l'arrière en hélice avant d'être prolongées par une faible portion droite parallèle à la direction 11. Sur les figures 2a et 2b, le sectionneur 1 est montré en position de fermeture, dans laquelle les contacts électriques coopèrent deux à deux. Dans cette position, comme indiqué ci-dessus, le contact d'arc 5b est forcé contre le fond 15 de l'autre corps 4b' par le ressort de compression 16, ce qui amène les extrémités avant du contact d'arc 5b et du contact permanent 4b à se situer sensiblement dans un même plan, orthogonal à l'axe central 19.

En référence à présent aux figures 3a à 5b, il va être décrit une opération d'ouverture du sectionneur, initiée depuis la position fermée représentée sur les figures 2a et 2b. Cette opération est mise en oeuvre par la rotation à vitesse constante d'un arbre d'entrée (non représenté) du dispositif d'entraînement 30, et conduisant à un déplacement en translation à vitesse constante du contact permanent 4b au cours de toute cette opération d'ouverture. Durant la phase initiale de l'opération d'ouverture, le déplacement du point d'attache 22, dans la direction 11 dans le sens opposé à celui des contacts fixes, entraîne simultanément le contact permanent 4b et le contact d'arc 5b via le ressort 16. Durant cette phase initiale, la vitesse linéaire des éléments mobiles est relativement lente et constante, ce qui permet de limiter l'usure mécanique du sectionneur. Après la séparation des contacts permanents 4a, 4b, le déplacement les butées 23, 38 entrent en contact deux à deux. Cet schématisé que les figures montants 34 traversent des 15 de l'autre corps 4b'. butées conduit à bloquer le instant correspond à celui 3a et 3b. Avant cela, les ouvertures dédiées du fond La coopération entre les mouvement de translation du contact d'arc 5b par rapport au corps fixe 8, tandis que le mouvement de translation du contact permanent 4b est poursuivi, toujours sous l'action du dispositif d'entraînement. Après l'activation des moyens de butée 23, 38, le ressort 16 se comprime fortement, car le contact d'arc 5b est donc temporairement bloqué en translation par rapport au contact permanent 4b. Le contact d'arc 5b reste donc un moment immobile en translation, sans être entraîné par le contact permanent 4b et l'ensemble de l'autre corps 4b', qui continue sa course. Aussi, cela conduit le ressort 16 à emmagasiner de l'énergie par déplacement du contact permanent 4b relativement au contact d'arc 5b en direction d'une seconde position d'extrémité opposée à la première position d'extrémité susmentionnée. Les figures 4a et 4b montrent l'état du sectionneur avec le ressort 16 fortement comprimé, et les contacts d'arc électrique toujours en contact. Cet état correspond également à celui représentés sur les figures la et lb en perspective.

Durant cette phase de compression du ressort 16, chaque doigt 54 se déplace au sein de sa rainure 56 associée, provoquant par la même la rotation de la bague 52 dans le second sens de rotation, c'est-5 à-dire celui n'entraînant pas la tige 17 du contact d'arc 5b. Cette tige 17 reste par conséquent fixe en rotation relativement au support de contact d'arc 15. A la fin de la phase de compression du ressort 16, dans l'état représenté sur les figures 4a, 10 4b, 4c, le doigt 54 est en appui sur l'extrémité avant de la rainure hélicoïdale 56, ou proche de cette extrémité. Dans cet état, le contact d'arc 5b, largement en saillie relativement au contact permanent 15 comme montré sur les figures 4a, 4b, adopte une seconde position atteinte après que le contact permanent 4b ait été déplacé d'une distance déterminée par rapport au contact 5b. A cet instant, les rampes 40 du corps fixe 20 8 appuient radialement vers l'intérieur sur les galets 23, et provoquent le retrait de ceux-ci dans le support 20. Le décalage angulaire entre les rampes 40 et les montants 34 évite leur entrée en contact et permet la poursuite de leur déplacement relatif selon la 25 direction 11. Aussi, rapidement après l'entrée en contact des rampes inclinées 40 avec les galets 23, les butées 38 aux extrémités des montants 34 sont libérées par le retrait de ces galets 23. Le contact d'arc 5b, devenu 30 libre, est alors déplacé à une vitesse très importante dans la direction 11, sous l'effet de la libération d'énergie du ressort 16 qui se détend. Le déplacement à grande vitesse du contact d'arc 5b atténue les sollicitations électriques.

Celles-ci sont encore plus affaiblies par le fait que durant le déplacement relatif entre les deux contacts 4b, 5b, le doigt 54 se déplace au sein de la rainure hélicoïdale 56, provoquant par la même la rotation de la bague 52 dans le premier sens de rotation, c'est-à- dire celui entraînant la tige 17 du contact d'arc 5b. Du fait de la rotation de la tige 17 relativement à sa base 20 selon l'axe 19, il se crée un mouvement relatif de rotation entre les deux contacts d'arcs, qui étire l'arc électrique et qui favorise ainsi son extinction. La libération d'énergie du ressort et la rotation du contact d'arc s'effectuent simultanément, de préférence pendant la séparation des contacts d'arc électrique, c'est-à-dire qu'elles sont amorcées à l'instant précis de la séparation des contacts d'arcs ou bien avant ce même instant. La rotation est quant à elle stoppée légèrement avant la fin de la phase de libération d'énergie, et plus précisément stoppée lorsque le doigt 54 pénètre dans le prolongement droit de la rainure 56. A cet égard, il est noté que le sectionneur 1 est conçu de sorte qu'à cet instant de fin de rotation, l'arc électrique est déjà éteint. La phase d'accélération du contact d'arc 5b est observée jusqu'au moment où ce contact arrive en butée sur le fond 15 de l'autre corps 4b' de l'ensemble mobile 6. Cette butée se produit avant l'obtention de l'ouverture complète. Durant cette phase d'accélération, les galets 23 roulent sur les montants 34, qui les maintiennent en retrait dans la base 20 du contact d'arc 5b. Ce roulage, qui participe au centrage du contact d'arc 5b, est d'ailleurs poursuivi jusqu'à l'ouverture complète du sectionneur. Après l'obtention de l'appui entre la base 20 et le fond 15 ramenant les deux extrémités avant des contacts 4b, 5b dans un même plan orthogonal à l'axe 19, ces deux contacts sont à nouveau entraînés sensiblement à la même vitesse linéaire par le dispositif d'entraînement, jusqu'à ce qu'ils s'arrêtent en position d'ouverture montrée sur les figures 5a et 5b.

Après cette phase d'ouverture, le contact d'arc 5b a donc été déplacé en rotation par rapport à sa position initialement occupée en position de fermeture. L'étendue angulaire de cette rotation est par exemple comprise entre 92 et 100° dans la solution représentée. Par conséquent, étant donné que l'opération de fermeture suivante n'entraîne aucune rotation du contact d'arc 5b, ce dernier est ensuite replacé en position de fermeture dans une position angulaire distincte de celle adoptée au cycle précédent. A cet égard, pour limiter encore davantage les effets d'usure électrique, il est préférentiellement fait en sorte que 360 ne soit pas un multiple de cette valeur de l'étendue angulaire, de manière à ce qu'une même position angulaire ne se répète pas après un tour entier du contact d'arc.

En référence à présent plus spécifiquement à la figure 5a, il va être décrit l'une des particularités de l'invention. Le corps fixe 8 comporte une série de deux autres montants 60, également parallèles à l'axe 19 et disposés diamétralement opposés de part et d'autre du plan P2. Ces deux montants 60 sont fixés sur le fond fixe 35. En configurations de fermeture et d'ouverture, ils sont interposés radialement entre l'élément 10 diélectrique 13 de l'autre corps 4b', et la surface intérieure du contact permanent 4b. Il est noté que lors de l'opération d'ouverture décrite ci-dessus, ces montants 60 ne gênent pas le déplacement du contact d'arc 5b, puisque la base 20 de ce dernier présente à 15 sa périphérie des encoches 62 correspondantes pour le passage de ces montants. L'une de ces encoches 62 est montrée en figure 4c. De même, le fond 15 de l'autre corps 4b' présente des ouvertures dédiées permettant la traversée 20 des montants 60 durant son déplacement. Ce fond 15 est par ailleurs équipé d'un élément de support 66, situé radialement vers l'intérieur par rapport aux montants 60. Cet élément 66 est dédié au support d'au moins une butée de course 68, 25 montée mobile radialement sur cet élément de support entre une position de retrait et une position saillante de blocage. Sur la figure 5a, c'est la position de retrait qui représentée. De préférence, il est prévu deux butées de 30 course 68, disposées diamétralement opposés de part et d'autre du plan P2, de manière à pouvoir coopérer deux à deux avec les montants 60. En configurations d'ouverture et de fermeture du sectionneur 1, le contact d'arc 5b est logé dans le fond de l'autre corps 4b' sous l'effet du ressort 16. Les contacts 5b, 4b occupent alors une position dite position relative déterminée, représentée sur les figures 2a et 5a. A ces instants, les deux butées de course 68 occupent donc leur position de retrait dans laquelle elles sont situées en regard radialement deux leurs montants associés 60, au contact de ces derniers ou bien en laissant place à un faible jeu radial. Quoiqu'il en soit, la position de retrait est maintenue par deux organes d'actionnement 70 coopérant respectivement avec les deux butées de course 68. Chaque organe 70 est en forme de pion orienté selon l'axe principal du sectionneur, et porté par la base 20 du contact d'arc 5b de laquelle il s'étend en direction du fond fixe 35. Dans cette configuration de maintien de sa butée associée 68, chaque pion 70 traverse une ouverture axiale de cette butée, ce qui empêche celle-ci de se déplacer radialement vers l'extérieur alors qu'elle y est forcée par un ressort 72 placé entre la butée de course 68, et le support 66.

En étant empêchée de rejoindre sa position radiale de blocage, chaque butée de course 68 peut donc se déplacer en regard de son montant associé 60, durant les opérations d'ouverture et de fermeture. A cet égard, il est noté que le long du 30 chemin de passage de sa butée associée 68, chaque montant 60 présente une ouverture radiale 74 dont l'arrête 76 située la plus proche du fond 35 constitue une butée complémentaire destinée à retenir la butée de course 68, dans les circonstances qui seront décrites ci-après.

En effet, le sectionneur 1 est conçu pour qu'en fonctionnement normal, lors d'une opération d'ouverture, le déplacement relatif entre le contact d'arc 5b et le contact permanent 4b débute seulement lorsque les butées de course 68 sont en regard radialement de l'extrémité distale des montants 60. Cet instant est représenté sur la figure 3a. Aussi, lorsque ce déplacement relatif débute aux fins d'accumulation d'énergie par le ressort 16, les pions 70 se retirent progressivement des ouvertures des butées 68 dans lesquelles ils se trouvent, lorsque les contacts 5b, 4b occupent leur position relative déterminée. Durant le blocage du contact d'arc 5b et la poursuite du mouvement du contact permanent 4b, les pions 70 se retirent donc entièrement des ouvertures, ce qui conduit les butées de course 68 à être déplacées par les ressorts 72 radialement vers l'extérieur. Néanmoins, ce déplacement radial est limité car les butées de course 68 arrivent rapidement au contact de la surface intérieure des montants 60. Ce contact se poursuit durant la phase de libération d'énergie du ressort, au cours de laquelle les butées 68 glissent sur les montants 60. La conception du sectionneur est telle qu'en fonctionnement normal, lors de la phase de 30 libération d'énergie, les deux contacts 5b, 4b retrouvent leur position relative déterminée, avant que les butées de course 68 n'arrivent au droit des ouvertures 74. Dans ce cas de figure, au moment du passage devant les ouvertures 74, les butées 68 retenues en position de retrait par les pions 70 ne peuvent se détendre radialement à travers ces ouvertures 74, et le déplacement axial de l'ensemble mobile 6 peut se poursuivre normalement jusqu'en position d'ouverture montrée sur la figure 5a. En revanche, en cas de défaillance du ressort 16 prenant par exemple la forme d'une cassure, le contact d'arc 5b ne peut plus être ramené dans le fond de l'autre corps 4b' durant la phase censée libérer l'énergie préalablement accumulée dans le ressort. En d'autres termes, la défaillance du ressort implique que les contacts 5b, 4b ne retrouvent pas leur position relative déterminée. Aussi, les pions 70 ne pénètrent plus dans les ouvertures dédiées pratiquées sur les butées de course 68. Par conséquent, lors du passage au droit des ouvertures 74, les butées 68 sont forcées par les ressorts 72 à se déplacer radialement vers l'extérieur, à travers ces ouvertures 74. Les butées 68 atteignent alors leur position saillante de blocage, dans laquelle elles entrent au contact des arrêtes 76 formant des butées complémentaires. Grâce à la retenue des butées 68 par les butées complémentaires 76, c'est l'ensemble de l'autre corps 4b' qui est stoppé dans sa course d'ouverture, de sorte que le contact permanent 4b est retenu à distance de sa position d'ouverture, comme cela est montré sur la figure 6.

Cette retenue à distance du contact permanent 4b constitue une conception à action positive, permettant de facilement détecter la défaillance du ressort 16, par exemple visuellement ou à l'aide d'un simple capteur de position (non représenté) du contact permanent 4b, relativement au corps fixe 8. Aussi, lorsque l'autre corps 4b' n'a pas atteint la position d'ouverture des figures 5a et 5b à la fin de l'opération d'ouverture, ce capteur peut générer, via une unité de commande du sectionneur, une alerte de défaillance. Un opérateur peut alors intervenir sur le sectionneur 1 et procéder aux changements appropriés, avant qu'une nouvelle opération de fermeture soit réalisée sur ce sectionneur.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemple non limitatif.20

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Appareillage électrique de coupure (1), en particulier un sectionneur, comprenant deux contacts d'arc électrique (5a, 5b) conçus pour être amenés d'une position de fermeture à une position d'ouverture lors d'une opération d'ouverture, par déplacement relatif en translation selon un axe central (19) de ces contacts d'arc, caractérisé en ce que l'un des deux contacts d'arcs électrique (5b) est un contact d'arc mobile faisant partie intégrante d'un ensemble mobile électriquement conducteur (6) comportant également un autre corps (4b') monté mobile à coulissement relativement au contact d'arc mobile (5b) selon une direction de déplacement (11) de cet ensemble électriquement conducteur (6), ce dernier comportant en outre des moyens élastiques de rappel (16) interposés entre ledit contact d'arc mobile (5b) et ledit autre corps (4b'), ledit appareillage étant conçu de sorte qu'au cours d'une opération d'ouverture, lesdits moyens élastiques de rappel (16) puissent d'abord emmagasiner de l'énergie par déplacement relatif entre ledit contact d'arc mobile (5b) et ledit autre corps (4b'), puis libérer l'énergie emmagasinée pour provoquer une accélération dudit contact d'arc mobile (5b), et en ce qu'en position de fermeture, lesdits moyens élastiques de rappel (16) placent ledit contact d'arc mobile (5b) et ledit autre corps (4b') dans une position relative déterminée, l'appareillage étant conçu de sorte que suite à la libérationd'énergie par les moyens élastiques de rappel (16) au cours de l'opération d'ouverture, si ledit contact d'arc mobile (5b) et ledit autre corps (4b') ne retrouvent pas leur position relative déterminée, ledit autre corps (4b') est empêché par butée d'atteindre ladite position d'ouverture.
2. 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit autre corps (4b') comporte un élément de support (66) d'au moins une butée de course (68) montée mobile sur cet élément de support entre une position de retrait et une position saillante de blocage, ledit contact d'arc mobile (5b) étant équipé d'au moins un organe d'actionnement (70) qui, lorsque ledit contact d'arc mobile (5b) et ledit autre corps (4b') occupent leur position relative déterminée, coopère avec la butée de course (68) en la maintenant dans sa position de retrait, et en ce qu'un corps fixe (8) de l'appareillage comporte au moins une butée complémentaire (76) prévue pour retenir ladite butée de course (68) lorsque celle-ci occupe sa position saillante de blocage atteinte en cas d'absence de coopération avec l'organe d'actionnement (70), ladite butée complémentaire (76) retenant ladite butée de course (68) de telle façon que ledit autre corps (4b') soit retenu à distance de sa position d'ouverture.
3. 3. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que des moyens élastiques de rappel (72) sont interposés entre l'élément de support (66) etla butée de course (68) de façon à forcer celle-ci en direction de sa position saillante de blocage.
4. 4. Appareillage selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de position dudit autre corps (4b') relativement au corps fixe (8) de l'appareillage.
5. 5. Appareillage selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit appareillage comporte de plus des moyens de mise en rotation (54, 56) permettant de provoquer une rotation des contacts d'arc (5a, 5b) l'un par rapport à l'autre selon ledit axe central (19), au moins après la 15 séparation des contacts d'arc lors d'une opération d'ouverture.
6. 6. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en 20 rotation (54, 56) sont conçus pour amorcer la rotation relative des deux contacts d'arc (5a, 5b) pendant la séparation des contacts d'arc électrique.
7. 7. Appareillage selon la revendication 5 ou 25 la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en rotation (54, 56) sont conçus de manière à ce que la position angulaire relative entre les deux contacts d'arc électrique (5a, 5b) diffère entre celle adoptée dans une position de fermeture des 30 contacts d'arc, et celle adoptée dans la position de fermeture du cycle directement consécutif.
8. 8. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en rotation (54, 56) sont conçus pour appliquer une rotation relative des deux contacts d'arc (5a, 5b) seulement durant la phase de libération d'énergie desdits moyens élastiques de rappel (16).
9. 9. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en rotation comportent un système de doigt (54) logé dans une rainure hélicoïdale (56), ladite rotation relative des deux contacts d'arc (5a, 5b) s'opérant de manière automatique par déplacement du doigt (54) dans la rainure hélicoïdale (56), durant le coulissement entre ledit autre corps (4b') et le contact d'arc mobile (5b), au cours de la phase de libération d'énergie desdits moyens élastiques de rappel (16).
10. 10. Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit autre corps (4b') est destiné à être relié à un point d'attache (22) d'un dispositif d'entraînement (30) dudit ensemble mobile électriquement conducteur (6).
11. 11. Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit autre corps (4b') comporte un contact électrique permanent (4b).30
12. 12. Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de butée (23, 38) permettant, au cours d'une opération d'ouverture, de bloquer le 5 mouvement de translation dudit contact d'arc mobile (5b) par rapport à un corps fixe (8) de l'appareillage, et en ce que ledit autre corps (4b') est équipé de moyens de déverrouillage (40) conçus pour libérer lesdits moyens de butée après que cet autre corps ait 10 été déplacé relativement au contact d'arc mobile (5b), selon une distance prédéterminée.
13. 13. Appareillage selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits moyens de butée 15 comportent au moins une première butée mobile (23) montée sur ledit contact d'arc mobile (5b), ainsi qu'une moins une seconde butée (38) montée sur ledit corps fixe (8) de l'appareillage, et en ce que lesdits moyens de déverrouillage (40) prennent la forme d'au 20 moins une rampe capable de déplacer, par contact, la première butée (23) relativement au contact d'arc mobile (5b).
14. 14. Procédé de mise en oeuvre d'une 25 opération d'ouverture à l'aide d'un appareillage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'opération est réalisée de sorte que suite à la libération d'énergie par les moyens élastiques de rappel (16), si ledit contact d'arc 30 mobile (5b) et ledit autre corps (4b') ne retrouvent pas leur position relative déterminée occupée enposition de fermeture, ledit autre corps (4b') est empêché par butée d'atteindre ladite position d'ouverture.5