FR3045928A1 - Appareil de coupure electrique - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un appareil de coupure électrique comportant par phase, un contact fixe dit amont et un contact fixe dit aval, lesdits contacts fixes étant supportés respectivement par un support de contact fixe amont et un support de contact fixe aval et étant reliés électriquement respectivement à une ligne de puissance amont et à une ligne de puissance aval, lesdits contacts fixes étant destinés à coopérer respectivement avec deux contacts mobiles respectivement amont et aval, lesdits contacts mobiles étant supportés chacun par un support de contact, lesdits supports de contact étant aptes à être déplacés en même temps en translation par un porte-contacts commandé par un actionneur. Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens M pour transformer, lors d'une manœuvre d'ouverture de l'appareil en présence d'une microsoudure entre l'un des contacts mobiles et le contact fixe associé, le mouvement de translation du support (3,12) de contact associé au contact mobile en un mouvement combiné de translation et rotation du contact mobile (6,15) de manière à exercer aux points de contact entre le contact mobile (6,15) et le contact fixe (7,18), un effort de cisaillement apte à rompre la microsoudure précitée (m).

Description

APPAREIL DE COUPURE ELECTRIQUE.

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne un appareil de coupure électrique comportant par phase, un contact fixe dit amont et un contact fixe dit aval, lesdits contacts fixes étant supportés respectivement par un support de contact fixe amont et un support de contact fixe aval et étant reliés électriquement respectivement à une ligne de puissance amont et à une ligne de puissance aval, lesdits contacts fixes étant destinés à coopérer respectivement avec deux contacts mobiles respectivement amont et aval, lesdits contacts mobiles étant supportés chacun par un support de contact, lesdits supports de contact étant aptes à être déplacés en même temps en translation par un porte-contacts commandé par un actionneur, entre une première position dite d’ouverture des contacts dans laquelle les contacts mobiles sont séparés des contacts fixes respectifs et une position dite de fermeture dans laquelle les contacts mobiles sont en contact avec les contacts fixes respectifs de manière à établir la liaison électrique entre les deux lignes de puissance.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

Aujourd’hui, les contacts électriques peuvent être liés l’un à l’autre en position de fermeture des contacts par une micro soudure. Cette micro soudure n’exerce pas un effort de liaison très élevé, mais cet effort est suffisant pour empêcher l’ouverture des contacts électriques.

Le brevet US5343174 décrit un interrupteur électrique comportant des moyens pour rompre la soudure en cas de contacts soudés.

Dans ce document, à chaque fermeture et/ou ouverture des contacts électriques, un dispositif mettant en œuvre des cames entraîne le contact mobile dans un mouvement de translation par rapport au contact fixe. Ce mouvement de translation relatif entre le contact fixe et le contact mobile permet de rompre les soudures générées entre les contacts.

Cette solution décrite est génératrice d’usure prématurée des pastilles de contact et n’est pas compatible avec le nombre de manœuvres que cet appareil est susceptible de tenir.

On connaît également le document FR 2608832 décrivant un appareil de coupure comportant un dispositif apte à entraîner le contact mobile dans un mouvement de bascule par rapport au contact fixe, ce mouvement de roulement du contact mobile sur le contact fixe ayant pour effet de casser les microsoudures lors de l’ouverture des contacts. Dans cette réalisation, un effort de torsion est appliqué au contact mobile afin de faciliter l’arrachement du contact mobile du contact fixe, les efforts étant appliqués quasi en totalité en traction sur le contact mobile.

Cette réalisation ne permet pas de rompre des microsoudures présentant des efforts résistants importants.

EXPOSE DE L’INVENTION

La présente invention résout ces problèmes et propose un appareil de coupure électrique comportant des moyens permettant de rompre des microsoudures présentes sur les contacts électriques et présentant des efforts résistants importants, cet appareil pouvant également tenir un grand nombre de manœuvres. A cet effet, la présente invention a pour objet un appareil de coupure, cet appareil étant caractérisé en ce qu’il comporte des moyens pour transformer, lors d’une manœuvre d’ouverture de l’appareil en présence d’une microsoudure entre l’un des contacts mobiles et le contact fixe associé, le mouvement de translation du support de contact associé au contact mobile en un mouvement combiné de translation et rotation du contact mobile de manière à exercer aux points de contact entre le contact mobile et le contact fixe, un effort de cisaillement apte à rompre la microsoudure précitée.

Selon une caractéristique particulière, les supports de contact précités sont montés coulissants chacun dans un élément de guidage solidaire du porte-contacts précité, cet élément de guidage comportant des moyens de guidage angulaire d’une tige solidaire du contact mobile associé au support, ce contact mobile étant solidaire en translation du support de contact qui lui est associé, de telle manière que lors d’une manœuvre d’ouverture de l’appareil un couple est transmis à la microsoudure m par rotation du contact mobile autour de l’axe de la translation précitée, ce couple engendrant les efforts de cisaillement précités.

Selon une caractéristique particulière, ces moyens de guidage angulaire comprennent une lumière prévue dans l’élément de guidage, ladite lumière s’étendant suivant une direction inclinée en formant un angle par rapport à la direction du mouvement de translation précité, ladite lumière coopérant avec une tige appartenant au contact mobile de telle manière que lors d’une manœuvre d’ouverture de l’appareil en présence d’une microsoudure, un effort s’exerce entre le porte-contacts et la lumière de guidage au point de contact entre la tige et la lumière de guidage, cet effort engendrant un couple sur l’élément de guidage entraînant la rotation du contact mobile, ce couple étant transmis à la microsoudure .

Selon une autre caractéristique, cet appareil comporte, associé à chaque contact mobile, un ressort apte à rappeler ledit contact mobile en position d’ouverture.

Selon une autre caractéristique, l’angle précité est compris entre 0 et 90°.

Selon une autre caractéristique, chaque lumière comporte une première partie s’étendant suivant une direction longitudinale inclinée selon l’angle précité, suivie d’une seconde partie s’étendant suivant une direction sensiblement parallèle à la direction du mouvement de translation précitée , la première partie étant située du côté des contacts fixes tandis que la seconde partie est située du côté opposé, la première partie étant destinée à coopérer avec la tige lors d’une manoeuvre d’ouverture en présence d’une microsoudure, la seconde étant destinée à coopérer avec la tige lors d’une manoeuvre de fermeture.

Selon une autre caractéristique, cet appareil est un disjoncteur ou un contacteur.

Selon une autre caractéristique, les contacts sont les contacts de puissance ou les contacts auxiliaires de l’appareil.

Mais d’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d’exemple et dans lesquels : -Les figures 1 et 2 illustrent respectivement une vue en perspective et une vue de côté d’une partie d’un contacteur électromagnétique, selon une réalisation particulière de l’invention, en position ouverte des contacts, -Les figures 3 et 4 sont des vues identiques aux figures précédentes, le contacteur étant en position fermée, et -Les figures 5, 5a,5b et 6 sont respectivement une vue de côté, deux vues schématiques, et une vue de côté illustrant respectivement le contacteur en position intermédiaire d’ouverture, l’un des contacts étant soudé pour la figure 5, le point de contact entre un contact fixe et un contact mobile pour la figure 5a, les efforts exercés sur le contact fixe pour la figure 5b, et un contacteur en position ouverte pour la figure 6.

Sur les figures 1 et 2, on voit une partie d’un contacteur électrique C comportant par phase, et logés dans une chambre dite de puissance 11 solidaire du châssis de l’appareil, un actionneur mécanique 1 destiné à commander le déplacement d’un porte-contacts mobiles 2, ce porte-contacts 2 portant deux supports 3,12 de respectivement deux contacts mobiles 6,15 respectivement amont et aval reliés l’un à l’autre électriquement par une tresse électrique 10, ces deux supports 3,12 de contacts étant aptes à se déplacer en même temps selon une direction sensiblement perpendiculaire à un plan contenant les deux contacts fixes 7,18 ces contacts fixes étant destinés à coopérer avec ces deux contacts mobiles 6,15.

Ces deux supports 3,12 sont montés coulissants respectivement dans deux éléments de guidage 5,14 de forme sensiblement tubulaire solidaires de l’actionneur 1. A chacun des supports 3,12 de contact mobile 6,15 est associé un ressort 4,13 destiné à rappeler le contact mobile 6,5 en position d’ouverture, chaque ressort étant interposé entre ledit support et l’élément de guidage correspondant.

Ce contacteur C comporte également deux supports 8,16 de deux contacts fixes 7,18 respectivement amont et aval, lesdits supports portant respectivement un contact fixe amont 7 et un contact fixe aval 18, lesdits contacts fixes amont 7 et aval 18 étant situés respectivement en regard des contacts mobiles amont 6 et aval 15 précités, ces deux contacts fixes étant reliés électriquement respectivement à une ligne de puissance amont 9 et à une ligne de puissance aval 17.

Selon l’invention, ce contacteur C comporte des moyens pour transformer, lors de l’ouverture des contacts mobiles 6,15 en présence d’une microsoudure entre l’un des contacts fixes et le contact mobile correspondant, le mouvement de translation des contacts mobiles 6,15 en un mouvement de translation et rotation de ce contact mobile de manière à exercer sur une microsoudure éventuelle m (fig.5a) formée entre le contact mobile et le contact fixe correspondant une contrainte de cisaillement c (fig.5b) apte à favoriser la casse de la microsoudure m.

Selon la réalisation particulière illustrée sur les figures, ces moyens comprennent deux tiges 20,21 solidaires respectivement des deux contacts mobiles 6,15, lesdites tiges 20,21 s’étendant sensiblement perpendiculairement à l’axe des parties tubulaires précitées 5,14, cet axe étant sensiblement parallèle à l’axe de translation t des supports 3,12 des contacts mobiles dans ces éléments de guidage 5,14. Ces deux tiges 20,21 sont destinées à coopérer respectivement avec deux lumières 22,23 prévues respectivement dans les deux éléments de guidage 5,14.

Avantageusement, tel qu’illustré sur les figures, ces lumières 22,23 comportent une première partie 22a s’étendant suivant une direction (d) formant un angle a par rapport à l’axe des portions tubulaires 5,14, suivie d’une seconde partie 22b s’étendant suivant un axe parallèle à l’axe de la partie tubulaire correspondante, cette seconde partie étant située du côté opposé aux contacts fixes 7,18.

Le fonctionnement d’un contacteur C selon l’invention va être décrit dans ce qui suit en référence aux figures 3 à 6.

Sur les figures 1 et 2, l’appareil est en position ouverte, les contacts mobiles ayant été rappelés en position ouverte par respectivement les deux ressorts. Dans cette position, les deux tiges 20,21 se trouvent respectivement à l’extrémité des deux secondes parties 22b, 23b de lumières 22,23.

Lors de la manoeuvre de fermeture de l’appareil, le mouvement de l’actionneur 1 en direction des contacts fixes 8,16 entraîne le déplacement en translation des éléments de guidage 5,14, lesquels entraînent les supports de contacts mobiles et les contacts mobiles 6,14 par l’intermédiaire des tiges 20,21 coopérant avec le bord libre des secondes parties 22b,23 de lumières 22,23 jusqu’à la mise en contact des contacts mobiles avec respectivement les contacts fixes.

Sur les figures 3 et 4, le contacteur C est en position fermée, permettant le passage du courant entre la ligne de puissance amont 9 et la ligne de puissance aval 17.

Sur la figure 5, un ordre d’ouverture des contacts de puissance a été donné à l’actionneur, ce qui a entraîné l’ouverture de seulement l’un 15 des contacts mobiles 6,15, situé à droite sur la figure 5, compte tenu de la présence d’une micro soudure entre l’autre 6 des contacts mobiles 6,15 et le contact fixe correspondant 7. Cette position correspond à une position de début de casse de la microsoudure m.

Lors de cette manœuvre d’ouverture, l’actionneur 1 a entraîné les deux éléments de guidage 5,14 vers le haut.

Lors de cette commande de l’actionneur 1 et donc de ce mouvement du porte-contacts 2, le contact mobile 15 situé à droite sur les figures 5 et 6 pour lequel il n’existe pas de microsoudure, a été rappelé vers le haut par le ressort correspondant 13, en même temps que l’élément de guidage correspondant 14 se déplaçait vers le haut. Ainsi, en position d’ouverture, la tige 21 associée à ce contact mobile se trouve à l’extrémité de la seconde partie de lumière 23b. L’autre contact mobile 6 par contre, est relié au contact fixe correspondant par une microsoudure empêchant ce contact mobile d’être déplacé vers le haut en même temps que l’élément de guidage 5 correspondant.

Lors de ce déplacement vers le haut de cet élément de guidage 5, la tige 20 de ce contact mobile 6 se déplace dans la première partie 22a de la lumière correspondante 22, ce qui engendre un mouvement de rotation du contact mobile dans le sens antihoraire vu de dessous sur la figure 5. cette rotation ayant eu pour effet également de générer une contrainte de cisaillement c dans le plan y,z (fig.3 et fig.5) à l’interface entre le contact mobile 6 et le contact fixe 7 correspondant, de manière à rompre la microsoudure précitée. Ainsi, lorsque l’actionneur 1 est actionné suivant la direction x, les pièces 2,5 sont entraînées suivant la direction x. Le ressort 4 se comprime et dans le même temps, un effort s’exerce entre le porte-contact mobile 2 et le guide angulaire amont 5 au point A.

Le fait d’exercer cet effort engendre un couple sur cette pièce. Ce couple est directement transmis à la micro soudure m. Les contraintes exercées sur la microsoudure sont principalement des contraintes de cisaillement et un peu de contraintes de traction. Ces contraintes vont entraîner la rupture de la micro soudure et repositionner le mécanisme en position ouverte. La valeur de l’effort pour rompre cette microsoudure peut être réglée par le réglage de la valeur de l’angle a. Ainsi, l’effort de traction disponible est transformé en effort de cisaillement.

La poursuite de ce mouvement d’ouverture de l’actionneur 1 permet de réaliser l’ouverture du contacteur C par séparation du contact mobile 6 du contact fixe 7.

Ainsi, le but de l’invention est de rompre les microsoudures m afin d’augmenter la durée de vie des contacts en utilisant un principe assez simple, lequel repose sur une réalité mécanique laquelle est la suivante. Aujourd’hui, pour un même matériau, le module d’élasticité longitudinale est plus élevé qu’un coefficient d’élasticité transversale.

Aujourd’hui, les contraintes exercées sur la microsoudure sont des contraintes de traction utilisant le module d’élasticité longitudinale.

Sur les contacts électriques, il arrive que les contacts soient très légèrement soudés alors que ces mêmes contacts ne sont pas usés en leur totalité.

Le fait d’être soudés rend le fonctionnement du produit impossible et son remplacement est obligatoire, ce qui nécessite des arrêts pour maintenance. De ce fait, nous n’utilisons pas totalement la matière des contacts électriques et nous jetons de la matière noble. L’un des buts de l’invention est d’utiliser les efforts présents lors de l’ouverture des contacts sans les augmenter.

Ainsi, selon l’invention, l’on transforme l’effort de traction disponible en effort de cisaillement afin de passer d’un module d’élasticité longitudinale à un coefficient d’élasticité transversale.

En effet, le fait d’utiliser les efforts disponibles permet de ne pas changer la conception globale du produit.

Ainsi, l’élément moteur permettant l’ouverture des contacts (bobines ou autres) conservera les mêmes caractéristiques.

Etant donné que les microsoudures peuvent apparaître avant l’usure totale ou partielle des pastilles, le gain du à la limitation des arrêts de production est considérable.

Il est aisé de mettre en oeuvre l’invention sur des produits existants sans faire de reconception complète, de manière à augmenter et optimiser la durée de vie des contacts électriques. L’invention est applicable à tout appareil de coupure électrique tel un contacteur, un disjoncteur,... comportant des contacts électriques à pastilles simples, à double coupure ou autres systèmes de coupure électrique. Contrairement aux dispositifs de l’art antérieur, l’invention permet d’exercer des efforts pratiquement exclusivement en cisaillement sur la microsoudure, ce qui permet de rompre des microsoudures ayant des efforts résistants deux fois plus élevés.

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemple.

Au contraire, l’invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont réalisées suivant son esprit.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS

   1. Appareil de coupure électrique comportant par phase, un contact fixe dit amont et un contact fixe dit aval, lesdits contacts fixes étant supportés respectivement par un Support de contact fixe amont et un support de contact fixe aval et étant reliés électriquement respectivement à une ligne de puissance amont et à une ligne de puissance aval, lesdits contacts fixes étant destinés à coopérer respectivement avec deux contacts mobiles respectivement amont et aval, lesdits contacts mobiles étant supportés chacun par un support de contact, lesdits supports de contact étant aptes à être déplacés en même temps en translation par un porte-contacts commandé par un actionneur, entre une première position dite d’ouverture des contacts dans laquelle les contacts mobiles sont séparés des contacts fixes respectifs et une position dite de fermeture dans laquelle les contacts mobiles sont en contact avec les contacts fixes respectifs de manière à établir la liaison électrique entre les deux lignes de puissance, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens M pour transformer, lors d’une manœuvre d’ouverture de l’appareil en présence d’une microsoudure entre l’un des contacts mobiles et le contact fixe associé, le mouvement de translation du support (3,12) de contact associé au contact mobile en un mouvement combiné de translation et rotation du contact mobile (6,15) de manière à exercer aux points de contact entre le contact mobile (6,15) et le contact fixe (7,18), un effort de cisaillement (c) apte à rompre la microsoudure précitée (m).
2. 2. Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les supports de contact précités (3,12) sont montés coulissants chacun dans un élément de guidage (5,14) solidaire du porte-contacts précité (2), cet élément de guidage comportant des moyens de guidage angulaire (20 à 23) d’une tige (20,21) solidaire du contact mobile associé au support, ce contact mobile (6,15) étant solidaire en translation du support de contact (3,12) qui lui est associé, de telle manière que lors d’une manœuvre d’ouverture de l’appareil un couple est transmis à la microsoudure m par rotation du contact mobile autour de Taxe de la translation précitée, ce couple engendrant les efforts de cisaillement précités c.
3. 3. Appareil de coupure selon la revendication 2, caractérisé en ce que ces moyens de guidage angulaire (20 à 23) comprennent une lumière (22,23) prévue dans l’élément dé guidage (5,14), ladite lumière (22,23) s'étendant suivant une direction (d) inclinée en formant un angle a par rapport à la direction du mouvement de translation précité (t), ladite lumière (22,23) coopérant avec une tige (20,21) appartenant au contact mobile de telle manière que lors d’une manœuvre d’ouverture de l’appareil en présence d’une microsoudure, un effort s’exerce entre le porte-contacts (2) et la lumière de guidage (22,23) au point de contact entre la tige (20,21) et la lumière de guidage (22,23), cet effort engendrant un couple sur l’élément de guidage (5,14) entraînant la rotation du contact mobile, ce couple étant transmis à la microsoudure m.
4. 4. Appareil de coupure selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comporte, associé à chaque contact mobile (6,15), un ressort (4,13) apte à rappeler ledit contact mobile en position d’ouverture.
5. 5. Appareil de coupure selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’angle précité a est compris entre 0 et 90°.
6. 6. Appareil de coupure selon la revendication 3 ou 5, caractérisé en ce que chaque lumière (22,23) comporte une première partie (22a,23a) s’étendant suivant une direction longitudinale inclinée selon l’angle a précité, suivie d’une seconde partie (22b,23b) s’étendant suivant une direction (t) sensiblement parallèle à la direction du mouvement de translation précitée , la première, partie étant située du côté des contacts fixes (7,18) tandis que la seconde partie (22b,23b) est située du côté opposé, la première partie étant destinée à coopérer avec la tige (20,21) lors d'une manœuvre d’ouverture en présence d'une microsoudure (m), la seconde étant destinée à coopérer avec la tige lors d’une manœuvre de fermeture.
7. 7. Appareil de coupure selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’appareil est un disjoncteur ou un contacteur.
8. 8. Appareil de coupure selon la revendication 7, caractérisé en ce que les contacts sont les contacts de puissance ou les contacts auxiliaires de l’appareil.