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Appareil de coupure à bain d'huile.
La présente invention est relative à des appa- reils de coupure à bain d'huile, et en particulier à des contacteurs à bain d'huile pour moteurs triphasés. Par suite des courants de démarrage élevés des moteurs, ces appareils de coupure sont particulièrement exposés aux dan- gers de la soudure des contacts les uns contre les autres lors de l'enclenchement. Le danger de la soudure des con- tacts est surtout dû au rebondissement des contacts qui se rencontrent lors de l'enclenchement, d'autant plus que, l'arc qui se forme dans ce cas évapora de l'huile et que la
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séparation des contacts est encore renforcée par la pres- sion de la vapeur.
Le but de la présente invention consis- te à améliorer la sécurité de fonctionnement des appareils de coupure de ce genre et en particulier d'empêcher les rebondissements précités ou de les réduire dans une mesure telle qu'ils deviennent négligeables.
On obtient ce résultat d'après la présente in- vention dans un appareil de coupure à bain d'huile en cons- tituant et en disposant les organes mobiles de l'appareil de façon que la vigueur ou la force vive avec laquelle les contacts se rencontrent, c'est-à-dire l'énergie cinétique du contact mobile à l'instant de la fermeture des contacts soit si petite qu'elle ne suffise pas à rejeter en arrière les pièces de contact lors du changement de direction pro- gressif ou continu de la ligre d'entrée en action de la pression de contact, ce changement de direction commençant à partir de l'instant de la fermeture des contacts. On obtient de cette façon un contact mutuel des pièces de con- tact qui, dès le début, est impératif et intime.
Quelques formes d'exécution et perfectionnements de la présente in- vention sont décrits ci-après, leurs caractéristiques pou- vant être utilisées aussi bien simultanément que séparément les unes des autres.
C'est ainsi qu'une forme d'exécution de la pré- sente invention, qui s'est révélée particulièrement avan- tageuse, consiste dans le fait que pour réduire la force vive c'est-à-dire l'énergie cinétique du contact mobile à l'instant du rapprochement des contacts, on applique la pièce de contact mobile qui rencontre le contact fixe, con- tre le porte-contact rigide, influencé par la force de ma- noeuvre et faisant partie de préférence du circuit, de façon qu'il y ait recouvrement, et en ce qu'on l'applique sous pression au moyen d'un ressort de façon que lors de l'enclenchement ce contact bascule autour d'une arête ser- vant d'axe de rotation, tandis qu'à l'endroit du contact
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il se produit ùn mouvement de roulement par suite de la forme bombée de l'un des deux contacts, et en ce que,
dans la position finale d'enclenchement, l'angle de rotation de la pièce de contact mobile appliquée soit au moins égal à 8 , et en ce que la longueur de ce contact mobile ne dépas- se pas 15 mm plus 0,12 mm par ampère de courant de démar- rage du moteur à brancher.
Par cette réalisation et en particulier par les dimensions réduites qui deviennent possibles de ce fait pour les contacts mobiles rapportés spécialement, on est parvenu à augmenter sensiblement la puissance de coupure et de fermeture des contacteurs en relevant la limite du courant de soudure, c'est-à-dire la valeur du courant pour laquelle les contacts se soudent les uns aux autres. De plus, par le mouvement de roulement, par les valeurs réci- proques des leviers réalisées dans ce mouvement; et par le grand angle de rotation, on obtient que même pour des va- leurs plus élevées de l'intensité on puisse néanmoins cou- per sans difficulté les points de soudure qui se produisent néanmoins le cas échéant.
Sur le dessin joint sont représentés en partie schématiquement quelques exemples d'exécution de la présen- te invention. Sur la fig. 1, il n'a été représenté que la plaque de base et le mécanisme de l'interrupteur, fixé sur cette plaque, ainsi que les contacts, la cuve à huile et le capot de recouvrement étant toutefois enlevés.
Les fig. 2 et 3 représentent d'autres réalisa- tions ou exécutions des contacts. La fig. 4 est un diagram- me dans lequel on peut trouver la longueur maximum, corres- pondant à la présente invention, pour les différentes in- tensités, des pièces de contact mobiles spécialement rap- portées.
Sur la fig, 1, 20 désigne la plaque de base sur laquelle est fixé au moyen de la vis de branchement 17 le contact fixe 11 de forme courbe. Vis-à-vis de ce contact
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se trouve le système électro-magnétique dont la pièce fi- xe 19 est également fixée sur la plaque de base 20 et porte la bobine 21. Sur ce système est fixée d'une ma- nière articulée, au moyen des pièces 22 et 23, la-partie mobile 18 de l'aimant. Sur cette partie mobile est fixé le support mobile 13 du contact, sur lequel se trouve la vis 16 servant de borne de branchement. Sur l'extrémité libre du porte-contact 13 a été rapporté par recouvrement le contact mobile 12.
Ce contact mobile est maintenu d'une façon élastique par un boulon 15 et un ressort -14, de telle sorte que dans la position de déclenchement il s'applique suivant une surface contre l'extrémité libre du porte-contact 13. Lors de l'enclenchement dans la po- sition finale représentée, il bascule autour de son argte K. L'angle de basculement est désigné par w et est supé- rieur a 8 .
Sur la fig. 2, dans laquelle les pièces sembla- bles sont désignées par les mêmes signes de référence que sur la fig. 1, l'arête de basculement K se trouve à l'ex- trémité extérieure du porte-contact 13. Le contact mobile constitue dans ce cas un levier à deux bras.
Tandis que sur les fig. 1 et 2 le contact fixe est courbe et le contact mobile rectiligne, on peut, natu- rellement, disposer les courbures également de façon inver- se comme sur la fig. 3, de telle sorte en effet que le con- tact fixe 11 soit rectiligne et que le contact mobile 12 soit courbe à son extrémité.
Dans le diagramme de la fig. 4, on a porté en abscisse l'intensité du courant de démarrage d'un moteur triphasé branché sur le contacteur, et à titre de comparai- son on a également inscrit les intensités nominales corres- pondantes (N 6 et N 8) en supposant un courant de démarrage égal à six fois et à huit fois le courant nominal. Les ordonnées indiquent la longueur L maximum, en millimètres, qu'il est possible de donner à la pièce de contact moblile
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12 rapportée spécialement sur le porte-contact 13a.
L'inertie ou force vive avec laquelle le contact mobile heurte le contact fixe et qui détermine l'importan- ce du rebondissement ne dépend alors pas seulement de la masse du contact mobile mais aussi et surtout de sa vitesse à l'instant de la fermeture des contacts. Par conséquent, on peut encore perfectionner davantage un appareil de cou- pure à bain d'huile de la présente invention en reliant ou combinant avec le support du contact mobile (traverse), en vue de réduire davantage la vigueur du rebondissement et en particulier en vue de maintenir à une faible valeur la vitesse finale, une plaque d'amortissement sensiblement perpendiculaire à la direction de son mouvement et qui se déplaoe dans l'huile.
Sur les fig. 5 et 6 est représenté un exemple d'exécution de la présente invention. La fig. 5 est une vue de côté et la fig. 6 une vue de face d'un contacteur triphasé à bain d'huile. 31 désigne une plaque de base isolante, et 32 une cuve à huile. Sur la plaque de base 31 ont été fixés les étriers fixes de contact 33, 34, 35, ainsi que la partie immobile 36 du fer de l'électro de commande. 37 désigne la bobine de l'électro, 38 son ar- mature, et 39 le palier de rotation de cette armature.
L'armature 38 porte deux traverses 40 et 41. Sur la traverse 41 sont disposées les pièces de contact mobiles 42, 43 et 44. La plaque d'amortissement 47 est reliée par des étriers 45 et 46 à la traverse 40. Cette plaque ou ce disque d'amortissement n'est pas exactement perpendi- culaire, dans ce cas, à la tangente du mouvement, mais lé- gèrement oblique par rapport à cette tangente. Elle est constituée en une matière isolante fibreuse.
Une autre exécution particulièrement avantageuse consiste à exécuter sous la forme d'un dispositif d'amor- tissement la traverse de levage même qui porte les contacts mobiles et qui est constituée de préférence, d'une façon.
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connue, par une pièce en une matière moulée isolante, par exemple par élargissement de sa surface totale perpendicu- laire à la direction de son mouvement. Dans un autre exem- ple d'exécution décrit ci-après et représenté sur la fig.8 il a été prévu un dispositif d'amortissement de ce genre.
Le pont de levage mobile et les supports des con- tacts fixes peuvent aussi s'engager les uns dans les autres de façon que par leur coopération ils provoquent lors du mouvement d'attraction un effet d'amortissement à la façon des pompes à piston d'amortissement connues.
La fig. 7 représente un exemple d'exécution de cette solution. 50 désigne la partie fixe de l'électro mu- ni de la bobine d'excitation 51. 52 et 53 désignent les supports des contacts fixes. Pour simplifier la représen- tation, le dispositif des contacts même n'a pas été repré- senté sur le dessin. Les supports 52 et 53 portent à leur extrémité inférieure le dispositif de contact fixe non représenté sur le dessin, tandis que les contacts mo- biles, qui ne sont pas représentés non plus, sont mainte- nus ou supportés par la traverse de levage 54 solidaire de la partie mobile de l'électro 55. Dans ce cas, le dispositif d'amortissement est constitué par les pièces rapportées 56 et 57 sur les supports des contacts fixes 52 et 53 à travers lesquels passe la traverse de levage portant les contacts mobiles.
Les pièces 56 et 57 rap- portées sur les supports des contacts fixes s'engagent dans. la traverse mobile 54 de telle sorte que par leur coopération il se produit lors du mouvement d'attraction un effet d'amortissement analogue à celui des pompes à piston d'amortissement. Les dispositifs de ce genre sont particulièrement peu encombrants et avantageux également en raison du petit nombre de pièces de détail nécessaires.
Par suite de l'utilisation avantageuse de matiè- res de grande valeur et de bonne qualité, les masses mobi- les totales d'un appareil de coupure à bain d'huile
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moderne sont très faibles. Comme d'autre part, dans les appareils pour intensités moyennes et relativement grandes, la pression de contact nécessaire est relativément grande, il faut un électro très puissant pour assurer une manoeu- vre certaine jusqu'à fond de course. Si on utilise un électro de ce genre, on augmente le risque de rebondisse- ment, par suite de la grande vitesse qui résulte en parti- culier de la surtension encore admissible de 10 % environ de la tension nominale. Selon ce qui a déjà été dit ci- dessus, on peut, il est vrai, réduire cette vitesse au moyen de dispositifs d'amortissement.
Mais il se produit dans ce cas, surtout lorsque la tension est relativement faible, une difficulté qui consiste en ce que lors du rap- prochement des pièces de contact il ne se produit pas, il est vrai, de rebondissement, mais que l'énergie néces- saire pour surmonter la pression élevée de contact n'exis- te pas, par suite de la force d'attraction relativement faible dans ce cas fournie par les électros, et qu'il peut se produire une soudure des contacts par suite d'une exécution Incomplète de la manoeuvre.
Cette difficulté qui peut se produire malgré une faible vitesse finale et une faible masse du contact mobi'- le proprement dit dans la grande étendue de variation de la tension du réseau dans laquelle le contacteur doit' fonctionner d'une façon sûre:, peut être supprimée, selon une autre caractéristique de la présente invention, en chargeant d'un poids supplémentaire le support des contacts mobiles (traverse), afin d'accumuler de l'énergie jusqutà ce que commence la rencontre des pièces de contact.
Par ce moyen, on arrive non seulement à empêcher le rebondisse- ment, ce qui est assuré par la faible valeur de la force vive au moment du choc présentée par le contact mobile porté par la traverse, mais aussi l'exécution certaine de la manoeuvre jusqu'à fond de course par l'électro et jusque dans la position d'enclenchement complète. Le poids
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supplémentaire joue alors le r8le du volant d'un machine à piston. Il constitue l'accumulateur d'énergie.
Les pièces de contact viennent au contact l'une de l'autre à une vitesse déterminée et les ressorts de contact sont enfoncés complètement par l'énergie cinétique alors libérée dans le support des contacts mobiles, même lorsque la vitesse est modérée, et bien que, dans les contacteurs moyens et relativement grands, la quantité d'énergie retirée puisse être très grande pour obtenir la pression nécessaire à l'achèvement complet de la ma- noeuvre. En outre, on réduit par le poids de compensa- tion ou d'équilibrage l'influence du changement du champ magnétique qui provoque une diminution appréciable de la vitesse dans le rythme de la courbe du flux de force et qui peut par ce moyen av/ir un effet nuisible.
Le principe de la présente invention est repré- senté sur la fig. 8 par un exemple d'exécution. 60 dé- signe la plaque de base d'un contacteur à bain d'huile, 61 et 62 désignent les supports des contacts fixes, 63 le noyau de l'électro dont la bobine est désignée par 64.65 désigne l'armature mobile de l'électro, cette armature étant rendue solidaire de la traverse 66 portant les contacts. Cette traverse porte les contacts mobiles 67 et 68 qui sont placés sous l'influence de ressorts 69 fournissant la pression de contact et sont reliés électriquement l'un à l'autre par une con- nexion électrique mobile 70. La traverse 66 qui est guidée dans un guidage 71 est chargée par un poids additionnel 72 relié à cette traverse. Elle est munie en outre de saillies 73 et 74 qui agissent dans le mouvement d'attraction comme des organes d'amortissement.
Pour des raisons qui ont été exposées ci-dessus, la masse de la partie mobile 65 de l'électro et de même celle de la traverse 66 exécutée en matière iso- lante sont relativement faibles, tout comme la masse
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des pièces de contact 67 et 68. L'électro est largement calculé afin de pouvoir pousser jusqu'à fond de course les ressorts 69 donnant la pression de contact.
Pour que.la vitesse des pièces mobiles ne soit pas trop élevée, il a été prévu les organes d'amortissement 73 et 74, et pour que malgré la faible vitesse de rencontre obtenue par ce moyen on obtienne d'une façon certaine un fonctionne- ment jusqu'à fond de course, notamment dans le cas égale- ment d'une tension inférieure à la tension normale et ,malgré le flux de force alterné dans l'électro, il a été prévu le poids supplémentaire 72 qui est constitué de préférence en un métal ou en une autre matière d'une den- sité élevée, et dont les dimensions peuvent âtre calculées suivant les besoins.
Il est particulièrement avantageux, selon une autre caractéristique de la présente invention, d'utiliser le poids additionnel. pour réaliser en même temps des pièces de construction ayant des fonctions spéciales. On peut, par exemple; loger le poids additionnel sur les cotés de la traverse dans des pièces de guidage qui coopèrent avec des pièces de guidage fixes correspondantes et qui sont ainsi utilisées plusieurs fois, c'est-à-dire d'une part pour l'accumulation d'énergie, et d'autre part pour guider la traverse et les pièces qui y sont reliées.
Une autre forme d'exécution avantageuse de la présente invention, qui n'est pas,munie toutefois d'un poids additionnel, est représentée sur les figs. 9 et 10. Dans ce cas, le ressort de pression de contact qui exerce son action entre le support du contact mobile et le contact mobile môme est constitué par un ressort à lame qui appuie sur la pièce de contact proprement dite par une partie rehaussée, par exemple par la tête d'un rivet, et qui comporte, pour le réglage de la ,pression de contact, une fente longitudinale que traverse une vis de fixation vissée dans le bras de contact.
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Ce dispositif permet de régler d'une façon simple à une valeur déterminée la pression de contact lors du montage ou de l'assemblage de l'appareil, quelles que soient les différences des dimensions des différentes pièces de l'interrupteur, qui peuvent comporter des.tolé- rances relativement grandes. Un avantage particulier consiste également dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de munir la lame-ressert d'aucune partie courbe, ce qui simplifie particulièrement la fabrication.
Le dispositif de la présente invention peut être utilisé avec de bons résultats également dans des disposi- tifs de coupure autres que les contacteurs à bain d'huile.
Il est important d'autre part, pour assurer le fonctionnement sûr et parfait d'appareils de coupuro à bain d'huile, de veiller'µ ce que les parties mobiles d'un contacteur à bain d'huile soient guidées d'une façon sûre de manière qu'elles no puissent pas se coincer. Le contac- teur doit en outre être constitué de façon qu'il puisse être assemblé aussi simplement que possible. Selon la pré- sente invention, la plaque 81 du socle du contacteur à bain d'huile représenté sur les figs. 9 et 10 comporte par conséquent des prolongements ou saillies 82 qui péné- trent dans la cuve à huile et qui sont constitués de façon à assurer une position indéréglable pour la partie fixe de l'électro 83 et à servir de guidage pour l'armature mobile 84 de cet électro.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, on peut construire d'une façon particulièrement avantageuse un contacteur à bain d'huile de ce type en laissant les prolongements 82 de la plaque de base 81 prendre entre eux la partie fixe 83 de l'électro 84 à la façon de barres ou rails de guidage d'un profil constant dans toute la longueur, de telle sorte que les deux pièces 83 et 84 puissent être introduites successivement entre ces prolongements lors du montage ou assemblage. Cela simplifie encore cet assemblage.
D'autre
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part, et conformément à la présente invention, on utilise, de la même manière, dans le oontacteur à bain d'huile, un étrier 86 dont la forme est sensiblement celle d'un U et qui s'engage par ses extrémités recourbées à angle droit dans la plaque de base ou dans ses prolongements intérieurs ou à l'arrière de saillies de ces prolongements et qui sert de limiteur de la course des pièces mobiles, en particulier de l'armature du contacteur. D'autre part, conformément à la présente invention, les parties 86 de l'étrier 85 qui prennent à l'arrière de la plaque de base ou de ses prolon- gements s'engagent également dans des rainures 87 de la partie fixe 83 de l'électro, de telle sorte qu'elles fi- xent cet électro dans sa position. 91 désigne le support fixe du contact fixe, et 92 celui du contact mobile.
93 désigne le support mobile des contacts, et 94 une pièce de contact montée sur ce support de façon mobile individuellement. 95 désigne l'organe-d'entraînement, actionné par l'électro de commande, pour le support des contacts. Ce dernier repose dans la pièce 92 et y est placé sous l'action permanente d'un ressort 96. Sur le support de contacts 93, il a été prévu un ressort. 97 de pression de contact qui agit sur la pièce de contact 94 et qui a la forme d'une lame-ressort. Ce ressort appuie au moyen de la tête 98 d'un rivet ou d'une autre partie rehaussée, sur la pièce de contact.
Il comporte en outre, ainsi que le montre d'une façon particulièrement claire la fig. 11 qui représente les parties mobiles de l'inter- rupteur vues par le bas, une fente ou rainure longitudinale 99 à travers laquelle passe une vis de fixation 90 vissée dans le bras de contact.
Il est connu que la durée de vie des contacts des contacteurs dépend de la fréquence des manoeuvres, et ceci aussi bien dans les contacteurs qui fonctionnent dans l'air que ceux des contacteurs qui fonctionnent dans l'huile.
Or, la fréquence des manoeuvres exécutées en service par un
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contacteur est souvent sousestimée ou surestimée. On est donc obligé de vérifier assez souvent l'état des contacts du contacteur. Pour cela, il faut au moins, mettre hors service chaque fois les circuits considérés, et aussi enlever souvent les pièces qui gênent la vue ou l'accès, et ensuite remonter l'ensemble.
C'est pour cette raison que selon une autre ca- ractéristique de la présente invention on munit les con- tacteurs à bain d'huile et les contacteurs dans l'air d'un mécanisme de comptage relié par exemple mécaniquement à la partie mobile du contacteur et enregistrant le nombre des manoeuvres exécutées. On fixe le mécanisme de comptage de façon qu'il soit visible directement de l'extérieur ou au contraire qu'il soit aisément accessible de telle sorte qu'il puisse être rendu visible sans interruption de ser- vice et même de préférence sans utilisation d'un outil, par exemple par le soulèvement d'un capot de protection.
Ce n'est qu'après un nombre déterminé de manoeuvres, qui est fixé par le fabricant sur la base d'essais types qu'il faut alors ouvrir l'enveloppe afin d'entretenir ou de remplacer les contacts. On supprime donc les interrup- tions de service intermédiaires qui étaient nécessaires et inévitables jusqu'à présent pour le contrôle des contacts.
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