FR2793944A1

FR2793944A1 - Dispositif de commande d'ouverture et/ou de fermeture, en particulier pour un appareil de coupure tel un disjoncteur, et disjoncteur equipe d'un tel dispositif

Info

Publication number: FR2793944A1
Application number: FR9906592A
Authority: FR
Inventors: Roger Bolongeat; Denis Raphard; Catherine Herault
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-20
Also published as: AU3297800A; EP1185995B1; EP1185995A1; WO2000072347A1; DE60000739D1; JP4326705B2; EA003999B1; ES2184701T3; FR2793944B1; DE60000739T2; JP2003500816A; EA200101217A1; CN1350693A; US6674349B1; CN1170296C

Abstract

Le dispositif selon l'invention comprend une armature (9) reliée mécaniquement à une tige d'actionnement (10) des contacts de l'appareil et mobile dans un bloc support (13) entre une position de repos et une position active, au moins un aimant permanent (16, 17) et au moins un enroulement (18, 19). Le (ou les) aimant (s) (16, 17) ont pour fonction de retenir l'armature (9) dans la position de repos, tandis que le (ou les) enroulement (s) (18, 19) ont pour fonction de générer lors de l'apparition d'un ordre d'ouverture suite par exemple à une surtension ou autre (ou d'un ordre de fermeture), un champs magnétique susceptible de contrecarrer la force des aimants de manière à entraîner l'armature (9) vers la position active entraînant la séparation des contacts (ou respectivement la fermeture des contacts). Ce dispositif est caractérisé en ce que l'armature précitée (9) est montée mobile en rotation entre deux butées (11, 12) ménagées dans le support (13), lesdites butées (11, 12) délimitant respectivement les deux positions précitées.

Description

DISPOSITIFDE COMMANDE D'OUVERTURE ET/OU DE FERMETURE,EN PARTICULIER POURUN APPAREILDE COUPURE TELUN DISJONCTEUR, ET DISJONCTEUR EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF.

La présente invention concerne un dispositif de commande d'ouverture et/ou de fermeture en particulier pour un appareil de coupure tel un disjoncteur comprenant une armature reliée mécaniquementà une tige d'actionnement des contacts de l'appareil et mobile dans un bloc support entre une position de repos et une position active, au moins un aimant permanent et au moins un enroulement, le (ou les) aimant(s) étant apte(s) à retenir l'armature dans la position de repos, et le (ou les) enroulement(s) étant apte(s) à générer lors de l'apparition d'un ordre d'ouverture suiteà une surtension ou autre (ou respectivement d'un ordre de fermeture), un champs magnétique susceptible de contrecarrer la force des aimants de manièreà entraîner l'armature vers la position active entraînant la séparation des contacts (ou respectivement la fermeture des contacts).

On connaît un dispositif comprenant une armature montée linéairement coulissante dans un support, deux aimants permanents agencés de part et d'autre de l'axe de coulissement de l'armature et un ou plusieurs enroulement(s) monté(s) autour de l'armature et apte(s) à générer un champ magnétique parallèleà l'axe de coulissement précité.Il résulte de ce déplacement linéaire de l'armature, qu'un entrefer relativement important està vaincre au début du déplacement de l'armature vers la position active. Il en résulte qu'une grande quantité d'énergie (ampère-tours) au départ est nécessaire pour entraîner l'armature.

D'autre part, pendant son mouvement linéaire, l'armature tendà se déplacer latéralement, essayant de se placer dans une position dans laquelle le champs est minimum, d'oùil résulte que des frottements sont susceptibles d'être générés sur les paliers pouvant engendrer des efforts importants sur lesdits paliers.

La présente invention résout ces problèmes et propose un dispositif de commande de conception simple, dans lequel l'énergie nécessaire au départ est diminuée et présentant un rendement important, ainsi qu'un disjoncteur équipé d'un tel dispositif.

A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif du genre précédemment mentionné, ce dispositif étant caractérisé en ce que l'armature précitée est montée mobile en rotation entre deux butées ménagées dans le support, lesdites butées délimitant respectivement les deux positions précitées. Selon une réalisation particulière de l'invention, l'armature comprend une pièce de forme allongée présentant deux extrémités opposées de forme arquée, ladite pièce étant montée en rotation autour d'un axe s'étendant perpendiculairementà la direction longitudinale de l'armature.

Selon une caractéristique particulière, le dispositif comporte deux enroulements aptesà générer respectivement lorsqu'excités, deux champs magnétiques de sens opposé, de manièreà entraîner en rotation l'armature respectivement dans un sens pour réaliser la manoeuvre d'ouverture des contacts, et dans un sens opposé pour réaliser une manoeuvre de fermeture des contacts.

Selon une autre caractéristique, les deux enroulements sont situés chacun entre les deux aimants, respectivement d'un côté et de l'autre de l'axe de manièreà être décalés mutuellement et angulairement d'un angle d'environ180'.

L'invention a encore pour objet un disjoncteur comprenant les caractéristiques précédemment mentionées prises seules ou en combinaison.

Mais d'autres avantages et caractéristiques apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquementà titre d'exemple et dans lesquels: La figure1 est une vue en plan d'un dispositif de commande d'un disjoncteur, conformeà l'invention, dans une position de repos correspondantà un état fermé du disjoncteur, La figure 2 est une vue similaireà la figure1, dans une position du dispositif correspondant à un état ouvert du disjoncteur, La figure3 est une vue en coupe longitudinale, illustrant le dispositif selon l'invention mis en #uvre pour commander plusieurs disjoncteurs, et La figure 4 est une vue en coupe transversale selon IV-IV du dispositif de la figure3.

Sur les figures, on voit un dispositif de manoeuvre destinéà assurer l'ouverture des contacts d'un appareil de coupure tel un disjoncteur moyenne tension placé dans un circuit électrique, lors de l'apparition d'un défaut électrique tel une surtension dans ledit circuit. Sur les figures1 et 2, on voit que selon l'invention le dispositif comprend une armature9 de forme générale allongée présentant deux extrémités de forme arquée 9a,9b, solidariséeà une tige d'actionnement 10 s'étendant perpendiculairementà la direction longitudinale de l'armature9. Cette armature9 est montée libre en rotation dans un bloc support13 entre deux positions délimitées par des butées 11,12 formées dans ledit support13. Le bloc support13 comporte doncà cet effet, deux surfaces de guidage en rotation 14,15 de l'armature, de forme circulaire, disposées de manière opposée par rapportà l'axe X de rotation de l'armature9, et s'étendant chacune entre les deux butées11, 12, lesdites surfaces étant aptesà coopérer avec les deux extrémités précitées 9a,9b de l'armature9. Ces butées 11,12 sont décalées angulairement l'une de l'autre, par rapportà l'axe X de rotation de l'armature, d'un angle d'environ50'. Les deux butées 11,12 sont de forme complémentaire aux parties 9c,9d de l'armature9 destinéesà être amenées en contact avec lesdites butées. Chacune de ces butées 11,12 est constituée par deux parties1 la,11 b, l2a, l2b de même orientation, disposées symétriquement l'une par rapportà l'autre, par rapportà l'axe X de rotation de l'armature9. Dans ce bloc support13 sont agencés deux aimants permanents16,17 disposés de manière opposée l'un par rapportà l'autre et par rapport audit axe X, chacun le long de l'une des deux surfaces de guidage précitées 14,15, sensiblement au milieu de la circonférence de ces surfaces 14,15, lesdits aimants16,17 étant alors décalés mutuellement et angulairement par rapportà l'axe X d'un angle d'environ180'. Le sens d'aimantation de ces aimants16,17 est tel que représenté par les flèches sur les figures1 et 2. Le dispositif comporte en outre deux bobines18,19 constituées chacune par un seul enroulement, lesdites bobines18,19 étant situées de part et d'autre de l'armature9 entre les surfaces de guidage 14,15 en étant décalées d'un angle d'environ180' l'une par rapportà l'autre autour de l'axe X, chacune des bobines étant située entre les deux aimants16,17. Ainsi, les aimants et bobines sont décalés successivement et alternativement autour de l'axe d'un angle d'environ de90'.

Sur les figures3 et 4, on voit que la tige d'actionnement 10 est reliée mécaniquement directementà l'arbre 20 du disjoncteur.

Le fonctionnement du dispositif de l'invention va être décrit brièvement dans ce qui suit en référence aux figures: En fonctionnement normal du circuit, le dispositif est dans la position disjoncteur fermé représentée sur la figure1. Dans cette position, l'armature9 est en appui contre la première butée lla,llb et retenue dans cette position par les deux aimants permanents16,17. Lors de l'apparition d'un ordre d'ouverture, l'énergie fournieà la bobine correspondante18 engendre l'excitation de cette dernière jusqu'à ce que la force d'attraction des aimants permanents16,17 soit inférieureà la force associée au champs magnétique engendré par la bobine. Alors, l'armature9 est entraînée en rotation dans le sens horaire. Au début de ce mouvement, l'entrefer de départf est voisin de zéro, le seul entrefer influant e étant constant et d'une valeur faible. Il en résulte que l'énergie nécessaire au départ pour que l'armature9 se décolle de la butée11 est faible. Le mouvement poursuivi de rotation de l'armature9 provoque une rotation correspondante de la tige de déclenchement10 entraînant l'ouverture des contacts 21,22 du disjoncteur, et par suite l'ouverture du circuit électrique. Lorsque l'armature9 arrive au contact de la seconde butée 12 (12a,12b), le courant traversant la bobine d'ouverture18 est interrompu. Dans cette position du dispositif, représentée sur la figure 2, l'armature9 est maintenue contre la seconde butée 12 par les deux aimants permanents16,17.

Afin de réaliser la fermeture du circuit, un courant est envoyé dans la bobine de fermeture19. Lorsque le champ magnétique correspondant crée par la bobine19 de fermeture est supérieur au champ crée par les aimants permanents16,17, l'armature9 se déplace en sens inverse, c'està dire anti-horaire, jusqu'à ce que celle-ci atteigne la première butée11, position dans laquelle elle est retenue de nouveau par les aimants permanents16,17, représentée sur la figure1.

On notera que, bien que dans la réalisation précédemment décrite, la commutation pour l'ouverture est réalisée par l'une seulement des deux bobines, la réalisation d'un dispositif dans lequel la commutation pour l'ouverture serait réalisée par l'excitation de deux bobines montées en série ou en parallèle peut être avantageusement envisagée sans sortir du cadre de l'invention.

On notera également que l'ordre d'ouverture pourra être envoyé par exemple par une action volontaire ayant pour but de séparer les contacts, oubien directementà la suite de l'apparition d'un défaut électrique dans le circuit.

De l'agencement des aimants, c'està dire du sens de leur aimantation, dépend la valeur des couples de fermeture et d'ouverture.

Ainsi, comme ceci est le cas dans la réalisation décrite précédemment, le sens d'aimantation pourra être choisi de manière que le couple de fermeture soit important et le couple d'ouverture faible( le champ de la bobine d'ouverture se trouvant dans le sens des aimants).

On notera que ce dispositif pourra avantageusement être utilisé pour assurer entre autres la commande de disjoncteursà vide. On obtient grâceà l'invention un actionneur stable dans les deux positions limites sans alimentation des bobines, l'énergie électrique n'étant fournie aux bobines que pendant le déplacement de l'armature.

La réalisation du bistable en rotation conduità ce que tous les efforts soient équilibrés, d'où un rendement plus important du dispositif sans que des efforts trop importants soient engendrés sur les paliers.

Les autres avantages du dispositif liésà son architecture sont les suivants - L'actionneur peut être monté en rotation directement sur l'arbre du dispositifà manoeuvrer, ce qui permet d'éviter les renvois de palonnier.

- L'intégration du dispositif dans l'architecture du disjoncteur est facilitée et la réalisation d'ensemble est simple.

- Les aimants et les deux butées incorporées dans le circuit, réalisent avec l'armature un entrefer minimum permettant d'obtenir des efforts de maintien importants, entre le rotor et le stator, sans source d'énergie supplémentaire.

On notera que les parties externesE de l'actionneur seront avantageusement réalisées de manièreà limiter les courants induits.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné 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 effectuées suivant son esprit.

Claims

REVENDICATIONS I.- Dispositif de commande d'ouverture et/ou de fermeture en particulier pour un appareil de coupure tel un disjoncteur comprenant une armature reliée mécaniquementà une tige d'actionnement des contacts de l'appareil et mobile dans unbloc support entre une position de repos et une position active, au moins un aimant permanent et au moins un enroulement, le (ou les) aimant(s) étant apte(s) à retenir l'armature dans la position de repos, et le (ou les) enroulement(s) étant apte(s) à générer lors de l'apparition d'un ordre d'ouverture suiteà une surtension ou autre (ou respectivement d'un ordre de fermeture), un champs magnétique susceptible de contrecarrer la force des aimants de manièreà entraîner l'armature vers la position active entraînant la séparation des contacts (ou respectivement la fermeture des contacts), caractérisé en ce que l'armature précitée(9) est montée mobile en rotation entre deux butées(11, 12) ménagées dans le support(13), lesdites butées (11,12) délimitant respectivement les deux positions précitées. 2.- Dispositif selon la revendication1, caractérisé en ce que l'armature(9) comprend une pièce de forme allongée présentant deux extrémités opposées (9a,9b) de forme arquée, ladite pièce étant montée en rotation autour d'un axe X s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale de l'armature(9). 3.- Dispositif selon la revendication1 ou 2, caractérisé en ce que le bloc support(13) comporte, entre les butées précitées(11, 12), deux surfaces de guidage en rotation (14,15), aptesà coopérer avec les deux extrémités précitées (9a,9b) de l'armature(9). 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux butées (11,12) sont de forme complémentaire aux parties (9c,9d) de l'armature(9) destinéesà être amenées en contact avec lesdites butées(11, 12). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des butées(11, 12) est constituée par deux portions de butée(1 la,11 b, l2a, l2b) disposées de manière symétrique l'une par rapportà l'autre et par rapportà laxe X de rotation de l'armature(9). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux aimants permanents(16,17) agencés respectivement le long des deux surfaces de guidage précitées (14,15), de manière opposée l'une par rapportà l'autre et par rapportà l'axe de rotation X précité. 7.- Dispositif selon la revendication6, caractérisé en ce que les deux aimants précités(16,17) sont situés respectivement sensiblement au milieu de la circonférence des deux surfaces de guidage précitées (14,15). 8.- Dispositif selon la revendication6 ou7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un enroulement(18,19) agencé dans le support(13) entre les deux surfaces de guidage précitées (14,15), le(les) dit(s) enroulement(s) étant décalé(s) angulairement par rapport à chacun des aimants d'un angle d'environ90'. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte deux enroulements(18,19) aptesà générer respectivement lorsqu'excités, deux champs magnétiques de sens opposé, de manièreà entraîner en rotation l'armature(9) respectivement dans un sens pour réaliser la manoeuvre d'ouverture des contacts, et dans un sens opposé pour réaliser une manoeuvre de fermeture. 10.- Dispositif selon la revendication9, caractérisé en ce que les deux enroulements(18,19) sont situés chacun entre les deux aimants(16,17) respectivement d'un côté et de l'autre de l'axe X, de manièreà être décalés mutuellement et angulairement d'un angle d'environ180'. Il.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications6 à 10, caractérisé en ce que le sens d'aimantation des aimants(16,17) est choisi de manière que le couple de fermeture soit plus important que le couple d'ouverture. 12.-Disjoncteur équipé d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.