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Commutateur automatique de surintensité à plusieurs pôles.
Pour empêcher, lors de la suppression de courts- circuits par des commutateurs de surintensité à plusieurs pôles, le collage par soudure des contacts, il est connu de disposer une armature de frappe commune à tous les pôles, qui est atti- rée par les bobines de courant principal excitées par le cou- rant de court-circuit de tous les pôles du commutateur, le sur plus souvent au nombre de trois et écarte par un choc/le sup- port des ponts- de contacts mobiles ou sur les ponts de contacts mêmes, des endroits de collage en train de se former.
Par l'en-
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chalnement des trois flux de force magnétique dans l'armature de frappe commune, l'intensité de fonctionnement, en cas de court-circuit dans un ou deux pales, dépend de l'intensité de courant dans le ou les autres pOles, ce qui n'est pas toujours désiré. En outrë, cette disposition convient de préférence pour l'emploi dans des commutateurs à ponts de contact à mouvement vertical de montée et de descente, qui relient chaque fois ensemble deux contacts fixes, mais pas pour des commutateurs à leviers de contact donnant le contact d'un coté, à mouvement de rabattement.
Pour obtenir également dans les commutateurs du dernier genre l'augmentation extraordinaire, comme on le sait de la puis- sance de commutation par l'action de frappe d'une armature ou d'un organe de frappe à action analogue, et une indépendance de l'intensité de courant de fonctionnement dans les différents pô- les du commutateur l'un par rapport à l'autre, on assigne, sui- vant la présente invention, à chaque pale un organe de frappe qui écarte,en cas de court-circuit,indépendamment des organes de frap- pe des autres pôles, uniquement le contact conjugué à son pôls, mobile élastiquement sur un support de contact rigide, contre l'action du ressort de pression de contact, du contact fixe con- jugué.
On peut alors mettre à l'abri des courts-circuits des déclencheurs thermiques montés en série avec les pôles du commu- tateur dans une plus forte mesure que ce ne serait possible par la vitesse élevée de la séparation des contacts et le raccourcis- sement qui en résulte du temps d'ouverture et la diminuticn. du courant d'ouverture. Ceci est particulièrement désiré dans les déclencheurs thermiques de petites intensités nominales, par exemple en-dessous de 10 A, dans lesquels pour la production d'un éhhauffement de déclenchement suffisant, il faut un chauffage in- direct des organes thermiques, par exemple en bimétal, par des résistances de chauffage.
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Si on suppose par exemple, sur la base d'essais effec- tués, qu'un commutateur automatique à armature de frappe pour 60 A. de courant nominal interrompt en une demi-période ou moins un cou- rant de court-circuit qui atteindrait en cas d'ouverture par un des commutateurs automatiques usuels à ouverture plus lente, une élévation d'environ 30.000 A, le courant atteignant seulement en- viron 12.000 A. par suite de l'action de commutation rapide pro- voquée par l'armature de frappe. , ceci représente 200 fois le courant nominal du commutateur et est par conséquent sans danger- pour des déclencheurs thermiques de 60 jusqu'à 10 A de courant nominal qui sont chauffés directement par le courant principal les traversant.
Si le commutateur est employé en combinaison avec des déclencheurs- thermiques de 4 A de courant nominal par exemple, ce courant de court-circuit vaut 3000 fois le courant nominal du déclencheur et le déclencheur n'est pas capable de supporter une semblable charge malgré le temps d'ouverture court en réalité.
Suivant la présente invention, le commutateur automatique est par conséquent pourvu de contacts de décharge qui mettent en court-circuit les organes thermiques, éventuellement au moyen de résistances, et sont actionnés par le fonctionnement de l'armature de frappe. Comme un collage par soudure est évité par le fait que l'organe de frappe, par exemple l'armature de frappe produit lui- même avec une grande vitesse et une grande force la fermeture de ces contacts de décharge et senclenche sans rebondissement, les contacts de décharge restent appliqués l'un sur l'autre avec une grandepression de contact lorsqu'ils ont une fois été rapin ochés, jusqu'à ce que l'enclenchement de l'organe de frappe soit défait.
Suivant la présente invention, lea contacts de décharge peuvent également avoir la forme de contacts à roulement pour qu'unendroit de soudure se présentant lors de la première frappe, soit écarté immédiatement, par le mouvement de roulement, comme c'est connu pour les contacts de commutateur.
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L'emploi de l'invention n'est pas limité aux commu- tateurs automatiques de surintensité à plusieurs pôles mais elle est utilisable également nouvellement et avec avantage pour des commutateurs de surintensité de toute nature et de n'importe quel nombre de pûles et en particulier également dans le cas de commutateurs automatiques enclenchés.
On obtient un mode de commande particulièrement avan- tageux de la broche de frappe proprement dite, lorsque la bobi- ne de courant principal existant dans chaque pôle n'actionne pas la broche de frappe au moyen d'une armature de frappe attirée par elle mais débloque en cas de court-circuit la broche de frappe, maintenue normalement bloquée, placée sous l'action d'un ressort, de manière qu'elle puisse exercer son action de frappe sur le contact mobile conjugué. Avec cette disposition, on peut donner à l'aimant de courant principal des dimensions plus fai- bles que dans le cas mentionné précédemment.
La constitution du commutateur automatique suivant la présente invention entraîne une série d'avantages qui seront expliqués à l'aide d'un exemple de réalisation représenté aux dessins.
La fig. 1 montre en perspective les pièces essentielles pour l'invention d'un commutateur automatique à trois pôles, ac- tionné électromagnétiquement, à l'état ouvert, le troisième pOle ainsi que l'aimant de commutation produisant l'ouverture et la fermeture du commutateur et en outre les chambres à étincelles des pOles et la plaque de base ayant été supprimés.
La fig. 2 montre un pôle isolé du commutateur vu de côté après le fonctionnement de l'armature de frappe.
L'armature non représentée de l'aimant de commutation fait pivoter, lors de la fermeture, l'accouplement isolant t. des pôles des trois contacts mobiles autour d'un axe non repré- senté qui passe par un trou e ainsi que dans un.. trou d'axe ana- logue, non représenté, à l'extrémité postérieure de 1'accouple-
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ment des pôles. Le circuit d'excitation de la bobine de commuta- tion passe par un contact g et h de déclenchement.
Sur l'accouple- ment! des pales,on a fixé rigidement trois supports d pour les contacts mobiles a; ces derniers sont attachés élastiquement par des ressorts de pression de contact c, sur une broche b fixée chaque fois aux supports de contact 1 par rapport à ces supports d
En face des contacts mobiles se trouvent les contacts fixes p qui sont fixés en marne temps qu'une bobine 2 de courant principal et les branches d'aimant q excitées par ces bobines sur la plaque de base non représentée. Aux branches d'aimant, on a ar- ticulé une armature de frappe m qui est pourvue d'un trou de gui- dage k pour une broche de frappe a. La broche de frappe s est guidée à proximité du contact fixe p à travers un second trou de guidage pratiqué dans une patte fixe réglable en vue de la va- riation du courant de fonctionnement .
Sur la broche de frappe s., on a prévu une embase, fixe t; entre cette dernière et la patte l se trouve enroulé sur la broche de frappe un ressort de pression r qui presse la broche de frappe@. et par conséquent l'armature m au moyen de l'embase t vers la droite contre une butée fixe z' éventuellement réglable.
Un arbre de déclenchement n s'étendant par-dessus les trois pôles est supporté aux extrémités de façon à pouvoir tour- ner et est attiré, par un ressort de traction w contre la butée fixe z Sur l'arbre de-déclenchement n, on a fixé, dans la région de chaque armature de frappe, des saillies d'encliquetage j qui sont pourvues d'un cliquet i. On a disposé en outre sur l'arbre de déclenchement le contact de déclenchement mobile h qui s'ap- plique normalement sur le contact-conjugué fixe g.
L'agencement fonctionne comme suit : Si moyennant l'exci- tation de la bobine de commutation, par exemple à l'aide d'un bou- ton-poussoir de fermeture, par l'intermédiaire du contact de dé- clenchement fermég, h, l'armature de commutation est attirée,elle fait pivoter l'accouplement f des pôles dans le sens des aiguilles
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d'une montre et amène ainsi les contacts mobiles 1 à s'appliquer sur les contacts fixes p, les ressorts de pression de contact c étant bandés en concordance avec la pression de contact.
S'il se produit alors dans les lignes raccordées au commutateur ou dans les consommateurs un fort court-circuit ou un fort raccordement à la terre dans un ou plusieurs des pôles, la bobine .2 parcourue par le courant de court-circuit excite l'aimant g tellement for- tement que l'armature de frappe m est attirée contre la pression du ressort. : en un choc avec grande force et grande vitesse-) et transmet son mouvement par l'intermédiaire de l'embase 1 à la broche de frappe s de sorte que cette dernière heurte le contact à ressort a et l'écarte, contre la pression des ressorts de pres- sion de contact c, du contact fixe p.
Ce mouvement s'effectue tellement rapidement qu'il ne peut se produire lors de l'ouverture d'un court-circuit ni lors de la refermeture sur un court-circuit une soudure des contacts car les endroits de soudure se présen- tant, si même il s'en produit étant donné le court temps, sont déchirés déjà avant le refroidissement, Pour empêcher que l'ar- mature de frappe revienne en arrière par l'interruption produite brusquement du courant, surtout lors de l'écartement de l'endroit de contact , à un instant situé dans le voisinage d'un. passage du courant par zéro, et que le contact a ferme de nouveau le courant, l'armature de frappe m ou la broche de frappe s ou encore la pièce de contact mobile a s'accroche dans la position de la fig. 2.
Dans l'exemple représenté, l'armature de frappe est en- clenchée par la saillie d'encliquetage j, qui est fixée sur l'ar- bre de déclenchement n et présente un cliquet 1 qui maintient l'armature de frappe dans la position attirée. Le contact a ne peut donc pas être refermé avant que ce blocage de court-circuit ait été supprimé.
L'intensité de courant de fonctionnement de l'armature de frappe peut être réglée par mise sous tension du ressort : par
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exemple par déplacement de la patte 1 ou par déplacement de la butée z,
Par le mouvement de l'armature de frappe, le contact est ouvert de la distance x.
celle-ci n'est pas égale à la pleine distance d'ouverture y lorsque le commutateur est ouvert, mais seulement suffisamment grande pour qu'on obtienne d'une part avec sécurité la séparation de l'endroit de soulure et que d'autre part l'arc soit éteint au moins en cas d'intensités de court-circuit pas trop considérables, comme dans un intervalle d'étincelle d'extinction, lors du premierpassage par zéro du courant et ne s'allume pas à nouveau par suite de la désionisation de l'inter- valle x, ce pour quoi de très petits intervalles suffisent comme on le s ait. De ce fait, l'arc lumineux n'est pas étiré inutilement en longueur comme dans laplupart des commutateurs à surintensité et des commutateurs ordinaires,
dans lesquels lors du déclenche- ment la pleine ouverture de contact est atteinte brusquement, mais reste petit et à minime contenance d'énergie et dimine par conséquent le danger de percements entre phases. Pour le réglage précis de la distance x, on peut prévoir sur la broche de frpe des butées réglables.
Le déclenchement usuel de surintensité par désexcitation de l'aimant de commutation peut être produit indépendamment de l'ac- tion des armatures de frappe, par des armature-s de surintensité spéciales qui sont actionnées par des bobines supplémentaires ou bien par les mêmes bobines o que l'armature de frappe et rendent sans courant la bobine de commutation, avants, en même temps ou après l'arrivée de l'armature de frappe sur le contact a. Dans le premier cas, elles doivent avoir des dimensions et des trajets particulière-ment petits pour arriver avant l'armature de frappe, comme c'est connu d'après les armatures de frappe à trois pôles.
La disposition devient particulièrement simple lorsqu'on provoque par l'armature de frappe également le déclenchement de
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surintensité par le fait que, suivant la présente invention, par l'actionnement des saillies d'encliquetage d'armature de frappe on ouvre simultanément le contact de déclenchement.
Lorsque l'une ou plusieurs des armatures de frappe m fonction- nent, elles font tourner par pression sur les @aillies d'encli- quetage j, l'arbre de déclenchement en sens inverse du sens des aiguilles d'une montre et ouvrent ainsi le contact de déclenche- ment h. Par la chute du cliquet 1 par-dessus l'armature de frap- pe attirée, le levier de contact h est verrouillé dans la posi- tion ouverte.
Par l'ouverture du contact de déclenchement, la bobine de commutation est désexcitée et l'armature de commuta- tion déplace par conséquent un certain temps après que le contact a a été écarté par le choc de la broche de frappe a, l'accouple- ment ides pôles avec les contacts mobiles jusque dans la posi- tion d'ouverture suivant la fig. l, de sorte qu'alors le plein trajet d'ouverture y des contacts est atteint.
Par le fait que le contact de déclenchement 11 est ver- rouillé dans la position d'ouverture, il n'est pas possible de refermer immédiatement le commutateur sur le court-circuit. Le verrouillage indique qu'un court-circuit existe. L'un quelconque des organes m, s, a,c,j,n,h prenant une position de verrouillage peut par conséquent être pourvu d'un dispositif indicateur de court-circuit. Après l'élimination du court-circuit,on peut, par rotation d'un bouton de déblocage u, faire tourner l'arbre de déclenchement n en sens inverse des aiguilles d'une montre, de sorte que la ou les atmatures de frappe La ayant fonctionné re- prennent sous la pression des ressorts r leur position de départ.
Si on fait tourner alors le bouton u de nouveau dans le sens des aiguilles d'une montre, le levier de contact de déclenchement h se place sur son contre-contact g et le commutateur est de nou- veau prêt au fonctionnement. Pour que par la retenue du bouton
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de déblocage dans cette position, le fonctionnement de l'arma- ture de frappe lors de la refermeture sur un court-circuit ne puisse pas être empêché, vu que les armatures de frappe ne peu- vent effectuer, à cause des saillies j d'encliquetage retenues, leur mouvement de frappe qu'en partie, l'embrayage y entre le bouton de déblocage u et l'arbre de déclenchement Il est établi d'un seul côté, par exemple par une entaille, de sorte que , lors de la rotation du bouton en sens inverse des aiguilles d'une montre, l'arbre de déclenchement est entraîné de force,
et pos- sède au contraire en cas de rotation en sens inverse, dans le sens des aiguilles d'une montre, une mobilité suffisamment li- bre pour tourner lors du fonctionnement de l'armature de frappe et verrouiller l'armature de frappe et le contact de déclenche- ment. Le bouton de déverrouillage peut également servir à l'ou- verture en¯service par- l'ouverture du contact h et dans ce but être établi comme bouton poussoir qui est pressé contre une saillie de l'arbre de déclenchement. Un mauvais fonctionnement du déclenchement libre et du blocage de court-circuit est ainsi empêché efficacement, une oscillation du commutateur automatique ne peut se produire.
Les bobines o peuvent servir en même temps d'une manié- re connue de bobines de soufflage, surtout en cas de commutateur à courant continu. Si on place les bobines de courant principales avec leurs axes dans la direction du mouvement de contact, on peut établir l'armature de frappe comme armature plongeuse qui frappe de façon tout particulièrement rapide sur les contacts a directement, sans broche de frappe intercalée, par exemple au moyen d'un prolongement en forme de poussoir.
L'objet de la présente invention procure donc les avan- tages suivants
L'intensité de courant de fonctionnement des différen- tes armatures de frappe est indépendante de l'une à l'autre et
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réglable individuellement par exemple par la tension des res- sorts des broches de frappe. Par le fonctionnement extr@êment rapide et énergique des armatures de frappe, on produit un effet de frappe d'autant plus intense sur le contact mobile que le courant de court-circuit est plus grand, c'est à dire que le danger de soudure au pôle considéré est plus grand. Par la séparation de l'armature de frappe en armatures individuelles pour chaque pôle, la masse de l'armature de frappe est dimi- nuée et par conséquent sa vitesse de fonctionnement est aug- mentée.
De même, la masse des contacts mis en mouvement est abaissée en conséquence, ce qui augmente encore la vitesse, car les trois contacts ne doivent pas tous être écartés en une fois, mais chaque fois un seul. La vitesse de fonction- nement de l'armature de frappe et la séparation de contact sont par conséquent tellement élevées que la résistance au court-circuit de déclencheurs thermiques montés en série aug- mente notablement. Lors du fonctionnement de chaque armature de frappe individuelle, il se produit un blocage de court- circuit. Le travail de soudure aux endroits de contact, le travail de commutation dans l'arc et le travail de court-cir- cuit dans le trajet de courait de court-circuit sont réduits à l'extrême.
Un example de réalisation d'un commutateur à contacts de déchargement est représenté à la figure 3.
Le courant est amené de la barre de raccordement I à la branche antérieure de la lame bimétallique Bi,fendue en forme d'U. De la branche postérieure de la lame bi-métallique part une barre de liaison vers la bobine d'aimant o de courant principal. Aux extrémités supérieures des deux branches du bimétal, on a fixé deux équerres 5 qui portent chacune un contact de décharge fixe 4 ; seule l'équerre antérieure est visible à la figure. L'armature de frappe m porte d'autre part
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une équerre 2 pourvue d'un pont de contact 3 qui lors du fonc- tionnement de l'armature de frappe rencontre avec une grande force les contacts 4 et forme ainsi pont sur la lame bimétallique, de sorte que la plus grande partie- du courant, de la lame bimétallique Bi s'écoule par ses contacts de décharge.
Comme l'armature de frappe m est accrochée par la saillie d'en- cliquetage i lors du fonctionnement, les contacts 3 et 4 ne peuvent pas rebondir de sorte que leur soudure est évitée.
Par suite de la haute pression de contact provoqua par l'encli- quetage, le danger d'une surcharge thermique des contacts de décharge par le courant de court-circuit est supprimé, surtout que celui-ci est abaissé par l'action du commutateur rapide de l'armature de frappe, aussi bien en élévation qu'en durée.
Par dea moyens connus,on peut imprimée au pont de contact 3 un mouvement de roulement ou de basculement lors de la rencontre avec les contacts fixes.
Pour le réglage de la répartition de courant après la fermeture des contacts de décharge, et pour éviter un accroisse- ment du courant de court-circuit à cause de la résistance de la lame bimétallique enlevée brusquement du circuit de court-cir- cuit lors de la fermeture des contacts de décharge, les équerres 5 peuvent par exemple être faites en matière de résistance, ou bien on peut prévoir d'une autre manière des résistances dans le circuit de décharge, résistances dont la valeur sera en général plus petite que celle de la lame bimétallique Bi.
La fige 4 montre en perspective au moyen de deux pôles d'un commutateur automatique tripolaire par- exemple, l'action- nement de la broche de frappe par déblocage.
La fig.5 montre une forme quelque peu modifiée de la disposition en vue de coté, en partie en coupe.
Sur un accouplement isolant de pôles, on a fixé les supports de contact- rigides si des contacts mobiles à ressort a.
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En face des contacts mobiles a se trouvent les contacts fixes p qui sont fixés au moyen de cornières M à la garoi postérieure B du commutateur automatique. Sur les cornières M se trouve fixé au moyen de barres de raccordement L un logement A dans lequel les déclencheurs de courant principal sont disposés dans des chambres. Les déclencheurs consistent en une bobine de courant principal avec un noyau plongeur à cliquet N, qui est attiré vers le haut en cas de court-circuit. Les bobines sont fixées aux barres L. L'étrier en fer 0 fournit la fermeture magnétique de retour pour le champ de la bobine.
Dans la paroi postérieure B et dans une paroi C se trouvant plus loin en arrière, on a monté des organes de frap- pe, les broches de frappe s. Elles sont placées sous la pres- sion de ressorts r qui pressent contre des disques G fixés aux broches de frappe. Les disques G s'engagent dans des sail- lies F en forme de fourches qui sont montées de façon à pouvoir tourner sur un arbre de déclenchement D, de telle manière que seulement lors de leur rotation en sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, elles entraînent l'arbre de déclenche- ment D au mpyen d'un embrayage E agissant d'un seul côté.
Le dispositif suivant la fig. 4 fonctionne comme suit:
S'il se produit un court-circuit après le commutateur, par exemple dans le pôle alpe le noyau plongeur N est attiré par la bobine de courant principal et libère le disque G avec la broche de frappe s, de sorte que cette dernière peut se mou- voir vers la gauche brusquement sous la pression du ressortr et écarter le contact fermé a du contact fixe conjugué R.
Par l'intermédiaire de la fourche F et de l'embrayage E, le disque G entraîne l'arbre de déclenchement D en le faisait tourner dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, de sorte que la saillie de déclenchement Q est mise en rotation et que la cheville R, rencontrant le levier de contact élastique P,
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ouvre le contact de déclenchement S et met ainsi le commutateur dans la position hors de circuit par désexcitation de la bobine de commutation,
Pour rendre l'appareil de nouveau prêt au fonctionne- ment, on fait tourner le bouton de déblocage U dans le sens des aiguilles d'une montre.
De ce fait, par l'intermédiaire de l'entaillât T, l'arbre de déclenchement D est de nouveau mis en rotation en arrière jusqu'à ce que les plateaux G se soient pla- cés derrière les cliquets N du noyau plongeur, pour autant qu'ils avaient été débloqués. Pour que le commutateur automatique ne puisse pas être refermé avant que cet encliquetage soit réalisé, lors de la rotation du bouton de déblocage U, le contact de déclenchement S est maintenu ouvert par la saillie V. C'est seulement lorsque, après que l'encliquetage est effectué, le bouton de déblocage est de nouveau lâché et que l'arbre relié à U a tourné en sens inverse sous la traction du ressort W, que le contact S de déclenchement peut se fermer, de sorte que le commutateur est de nouveau prêt au fonctionnement.
Dans la forme de réalisation modifiée de la fig. 5, le noyau plongeur N est attiré dans la bobine H en cas de court- circuit, avec un poussoir y fixé à ce noyau et placé sous l'ac- tion d'un ressort réglable J, frappe sur une saillie- fixée à l'arbre d'encliquetage x et fait ainsi tourner l'arbre d'encli- quetage en sens inverse de la rotation des aiguilles d'une mon- tre, de sorte que le disque G' est dégagé et que la broche de frappe s est déplacée vers la gauche par le ressort r, comme on l'a décrit plus haut. Les autres opérations s'effectuent comme on l'a décrit ci-dessus.