CH721724A2 - Dispositif de connexion électrique avec élément fusible de sécurité - Google Patents

Dispositif de connexion électrique avec élément fusible de sécurité

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Abstract

L'invention s'applique particulièrement aux sectionneurs de terre, notamment dans le domaine ferroviaire.

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de connexion électrique, du type comportant un premier et un deuxième connecteurs électriques ; le premier connecteur comprenant une patte supérieure et une patte inférieure, la patte supérieure étant disposée au-dessus de la patte inférieure ; le deuxième connecteur comprenant une lame centrale ; le dispositif étant configuré de sorte que, dans une configuration de connexion, la lame centrale du deuxième connecteur est disposée entre les pattes supérieure et inférieure du premier connecteur et au contact de chacune desdites pattes.
[0002] L'invention s'applique particulièrement aux dispositifs de type sectionneurs de terre, notamment utilisés dans le domaine ferroviaire.
[0003] De tels dispositifs sont généralement limités en terme d'intensité de courant à évacuer. Lorsqu'ils sont traversés par des courants d'intensité trop élevée, lesdits courants induisent une répulsion magnétique entre les deux connecteurs, interrompant ainsi la conduction électrique. Un arc électrique se crée alors entre les deux connecteurs, ce qui peut conduire à la destruction desdits connecteurs par fusion au contact de l'arc électrique.
[0004] Afin de résoudre ce problème, l'invention a pour objet un dispositif de connexion électrique du type précité, comportant en outre : un réservoir comportant une ouverture inférieure, ledit réservoir et ladite ouverture étant disposés au-dessus de la lame centrale du deuxième connecteur ; et une quantité de matériau fusible à l'état solide, reçue dans le réservoir au-dessus de l'ouverture inférieure, le matériau fusible étant électriquement conducteur.
[0005] Un tel dispositif de protection permet le maintien d'un contact électrique entre les deux connecteurs, même en cas de répulsion magnétique entre certains de leurs éléments. L'arc électrique destructeur est ainsi minimisé.
[0006] Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : – le réservoir est solidaire de la patte supérieure du premier connecteur ; – le matériau fusible est un matériau métallique ; – le matériau métallique comprend de l'étain.
[0007] L'invention se rapporte en outre à un ensemble de connexion, comprenant : une base ; un bras mobile par rapport à la base selon un axe de rotation ; et une bride fixe par rapport à la base ; l'ensemble comprenant en outre au moins un dispositif de connexion électrique tel que décrit ci-dessus, le premier connecteur électrique étant porté par l'un du bras et de la bride, le deuxième connecteur électrique étant porté par l'autre du bras et de la bride ; l'ensemble étant configuré de sorte que, dans une position angulaire du bras par rapport à la base selon l'axe de rotation, les premier et deuxième connecteurs sont assemblés l'un à l'autre dans la configuration de connexion.
[0008] Selon un mode de réalisation de l'ensemble de connexion, le premier connecteur électrique est porté par le bras et le deuxième connecteur électrique est porté par la bride.
[0009] Selon un autre mode de réalisation de l'ensemble de connexion, le premier connecteur électrique est porté par la bride et le deuxième connecteur électrique est porté par le bras.
[0010] L'invention se rapporte en outre à un procédé de mise en œuvre d'un dispositif de connexion tel que décrit ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes : assemblage des premier et deuxième connecteurs dans la configuration de connexion ; circulation d'un courant électrique entre lesdits premier et deuxième connecteurs ; élévation de température desdits premier et deuxième connecteurs sous l'effet du courant électrique ; fusion du matériau fusible ; écoulement du matériau fusible à l'état fondu sur la lame centrale du deuxième connecteur et sur la patte inférieure du premier connecteur, renforçant un contact électrique entre ladite lame centrale et ladite patte inférieure.
[0011] De préférence, l'écoulement du matériau fusible à l'état fondu se produit en outre entre la lame centrale du deuxième connecteur et la patte supérieure du premier connecteur, renforçant un contact électrique entre ladite lame centrale et ladite patte supérieure.
[0012] L'invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins dans lesquels : [Fig. 1] [Fig. 2] Les figures 1 et 2 sont des vues schématiques d'un dispositif de connexion selon un mode de réalisation de l'invention, respectivement dans un état initial et dans un état final ; et [Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique d'un ensemble de connexion comprenant le dispositif de connexion de la figure 1 dans l'état initial.
[0013] Les figures 1 et 2 montrent un dispositif 10 de connexion électrique selon un mode de réalisation de l'invention.
[0014] Le dispositif 10 comprend : un premier 12 et un deuxième 14 connecteurs électriques ; un réservoir 16 ; et une quantité de matériau 18 fusible.
[0015] Dans le mode de réalisation représenté, les premier 12 et deuxième 14 connecteurs électriques sont fixés respectivement à un premier 20 et à un deuxième 22 équipements électriques.
[0016] Le premier connecteur 12 comprend une patte supérieure 24 et une patte inférieure 26, formant une pince 28. Ladite pince 28 s'étend selon un premier axe 30. Chacune des pattes supérieure 24 et inférieure 26 est sensiblement parallèle au premier axe 30 et s'étend entre une extrémité fixe et une extrémité libre 32. Chaque extrémité fixe est solidaire du premier équipement électrique 20 et reliée électriquement audit premier équipement.
[0017] Dans le mode de réalisation représenté, le premier axe 30 est disposé horizontalement et la patte supérieure 24 est disposée au-dessus de la patte inférieure 26.
[0018] Le deuxième connecteur 14 comprend une lame centrale 34. Ladite lame centrale 34 s'étend sensiblement selon un deuxième axe 36, entre une extrémité fixe et une extrémité libre 38. L'extrémité fixe est solidaire du deuxième équipement électrique 22 et reliée électriquement audit deuxième équipement.
[0019] Dans le mode de réalisation représenté, le deuxième axe 36 est disposé horizontalement.
[0020] Chacune des pattes supérieure 24 et inférieure 26 et de la lame centrale 34 sont formées de matériaux électriquement conducteurs, tels qu'un ou plusieurs métaux.
[0021] Les figures 1 et 2 montrent le dispositif 10 dans une configuration de connexion.
[0022] Dans ladite configuration de connexion, les premier 30 et deuxième 36 axes sont sensiblement confondus ; les extrémités libres 32 des pattes supérieure 24 et inférieure 26 du premier connecteur 12 sont orientées vers le deuxième équipement électrique 22 ; l'extrémité libre 38 de la lame centrale 34 du deuxième connecteur 14 est orientée vers le premier équipement électrique 20 ; et la lame centrale 34 du deuxième connecteur est disposée entre les extrémités libres 32 des pattes supérieure 24 et inférieure 26 du premier connecteur.
[0023] Le réservoir 16 comporte une ouverture inférieure 40, ladite ouverture formant une extrémité inférieure dudit réservoir 16.
[0024] Dans la configuration de connexion des figures 1 et 2, le réservoir 16 et l'ouverture 40 sont disposés au-dessus de la lame centrale 34 du deuxième connecteur 14. De préférence, l'ouverture 40 est disposée sensiblement à la verticale de l'extrémité libre 38 de la lame centrale 34.
[0025] Dans le mode de réalisation représenté, le réservoir 16 est solidaire de la patte supérieure 24 du premier connecteur 12. De préférence, le réservoir 16 est formé d'une pièce avec la patte supérieure 24. Ledit réservoir 16 est disposé entre l'extrémité fixe et l'extrémité libre 32 de ladite patte supérieure 24, l'ouverture inférieure débouchant au-dessus de la patte inférieure 26 du premier connecteur 12.
[0026] Le matériau 18 fusible est électriquement conducteur. De préférence, le matériau 18 fusible est un matériau métallique, à température de fusion plus basse que celle des matériaux formant les pattes 24, 26 et la lame centrale 34. Selon un mode de réalisation, ledit matériau métallique comprend de l'étain.
[0027] Dans l'état initial du dispositif 10, représenté sur la figure 1, la quantité de matériau 18 fusible est à l'état solide et reçue dans le réservoir 16, au-dessus de l'ouverture inférieure 40.
[0028] Par ailleurs, dans l'état initial du dispositif 10, l'extrémité libre 32 d'au moins l'une des pattes 24, 26 du premier connecteur 12 est au contact de la lame centrale 34 du deuxième connecteur 14. De préférence, dans l'état initial du dispositif 10, l'extrémité libre 32 de chacune des pattes 24, 26 du premier connecteur 12 est au contact de la lame centrale 34 du deuxième connecteur 14. Ainsi, un courant électrique est apte à circuler entre les premier 20 et deuxième 22 équipements électriques, via les pattes 24, 26 et la lame centrale 30.
[0029] Dans l'état final du dispositif 10, représenté sur la figure 2, la quantité de matériau 18 fusible est répandue sur la lame centrale 34 du deuxième connecteur 14 et entre ladite lame centrale 34 et la patte inférieure 26 du premier connecteur. Le matériau 18 fusible assure ainsi un contact électrique entre les premier 12 et deuxième 14 connecteurs.
[0030] De préférence, dans l'état final du dispositif 10, une partie du matériau 18 fusible est également disposée entre la lame centrale 34 du deuxième connecteur 14 et la patte supérieure 24 du premier connecteur 12, renforçant le contact électrique entre lesdits connecteurs.
[0031] Selon un mode de réalisation, dans l'état final du dispositif 10, l'extrémité libre 32 d'au moins l'une des pattes 24, 26 du premier connecteur 12 est écartée de la lame centrale 34 du deuxième connecteur 14, comme il sera décrit ci-après.
[0032] La figure 3 montre un ensemble 50 de connexion selon un mode de réalisation de l'invention. L'ensemble 50 comprend un mode de réalisation des premier 20 et deuxième 22 équipements électriques précédemment décrits.
[0033] Dans le mode de réalisation de la figure 3, l'ensemble 50 de connexion est un sectionneur de terre et comporte en outre une base 52.
[0034] Le premier équipement électrique 20 est intégré à un bras 54, mobile en rotation par rapport à la base 52 autour d'un troisième axe 56. Dans le mode de réalisation représenté, le troisième axe 56 est vertical.
[0035] Le premier équipement électrique 20 est fixé et relié électriquement à au moins un premier connecteur 12 tel que décrit ci-dessus, le premier axe 30 dudit premier connecteur 12 étant perpendiculaire au troisième axe 56. De préférence, comme dans le mode de réalisation représenté, le bras 54 comporte au moins deux premiers connecteurs 12, fixés et reliés électriquement au premier équipement électrique 20. Lesdits deux premiers connecteurs 12 sont écartés selon le troisième axe 56.
[0036] Le deuxième équipement électrique 22 est intégré à une bride 60, montée fixe sur la base 52.
[0037] Le deuxième équipement électrique 22 est fixé et relié électriquement à au moins un deuxième connecteur 14 tel que décrit ci-dessus, le deuxième axe 36 dudit deuxième connecteur 14 étant perpendiculaire au troisième axe 56. De préférence, comme dans le mode de réalisation représenté, la bride 60 comporte au moins deux deuxièmes connecteurs 14, fixés et reliés électriquement au deuxième équipement électrique 22. Lesdits deuxièmes connecteurs 14 sont écartés l'un de l'autre selon le troisième axe 56.
[0038] L'ensemble 50 est configuré de sorte que, dans une position angulaire du bras 54 par rapport au troisième axe 56, chacun des premiers connecteurs 12 dudit bras soit assemblé à l'un des deuxièmes connecteurs 14 de la bride, dans une configuration de connexion telle que décrite ci-dessus. Chaque premier connecteur 12 et le deuxième connecteur 14 correspondant forme un dispositif 10 de connexion tel que décrit ci-dessus.
[0039] Une telle position angulaire du bras 54, dite position fermée, est visible sur la figure 3. Par ailleurs, sur la figure 3, chaque dispositif 10 de l'ensemble 50 de connexion est dans l'état initial décrit ci-dessus.
[0040] Le bras 54 est apte à pivoter par rapport à la base 52 autour du troisième axe 56, de sorte à écarter l'un de l'autre chaque premier connecteur 12 et le deuxième connecteur 14 correspondant. Une position angulaire du bras 54 dans laquelle chaque premier connecteur 12 est écarté du deuxième connecteur 14 correspondant est dite position ouverte.
[0041] Un procédé de fonctionnement du dispositif 10 et de l'ensemble 50 de connexion va maintenant être décrit.
[0042] On considère tout d'abord que le bras 54 de l'ensemble 50 est dans la position ouverte décrite ci-dessus.
[0043] Pour passer de la position ouverte à la position fermée, le sectionneur de terre formé par ledit ensemble 50 est actionné. Le bras 54 pivote dans la position fermée, chaque premier connecteur 12 s'assemblant au deuxième connecteur 14 correspondant. Au moment de l'assemblage, le dispositif 10 de connexion formé par chaque couple premier connecteur 12 / deuxième connecteur 14 est dans la configuration de connexion et dans l'état initial de la figure 1.
[0044] En cas de faible court-circuit en position fermée du bras 54, la pince 28 formée par les pattes 24, 26 d'un premier connecteur 12 reste au contact de la lame centrale 34 du deuxième connecteur 14 correspondant. Le courant est ainsi évacué à la terre via ladite lame centrale 30 et lesdites pattes 24, 26.
[0045] En cas de fort court-circuit en position fermée du bras 54, la lame centrale 34 du deuxième connecteur 14 et chacune des pattes 24, 26 du premier connecteur 12 accumulent des charges électriques de même polarité. Les extrémités libres 32 des pattes 24, 26 sont repoussées par le champ magnétique ainsi généré, s'écartant de la lame centrale 34.
[0046] Un arc électrique se forme alors entre ladite lame centrale 34 et les pattes 24, 26, conduisant à une augmentation de la température des connecteurs 12, 14.
[0047] Ladite augmentation de température conduit à la fusion du matériau 18 fusible reçu dans le réservoir 16. Ledit matériau 18 à l'état fondu s'écoule gravitairement par l'ouverture inférieure 40, sur la lame centrale 34 du deuxième connecteur 14 et sur la patte inférieure 26 du premier connecteur 12. Même en cas d'écartement de ladite patte inférieure 26 et de ladite lame centrale 34, le matériau 18 rétablit ou renforce un contact électrique entre ladite lame centrale 34 et ladite patte inférieure 26.
[0048] Le courant électrique peut à nouveau circuler entre les connecteurs 12, 14, permettant l'évacuation à la terre du court-circuit. Les connecteurs 12, 14 sont ainsi préservés de dégradations liées à l'arc électrique.
[0049] De préférence, l'écoulement du matériau 18 à l'état fondu se produit en outre entre la lame centrale 34 du deuxième connecteur et la patte supérieure 24 du premier connecteur 12, rétablissant ou renforçant un contact électrique entre ladite lame centrale 34 et ladite patte supérieure 24.
[0050] De préférence, la diminution ou la disparition de l'arc électrique conduit à une baisse de la température des connecteurs 12, 14 et à la solidification du matériau 18 sur la lame centrale 34 et les pattes 24, 26. Le contact électrique est ainsi maintenu entre les connecteurs 12, 14, jusqu'à une dissipation des courants permettant une opération de maintenance de l'ensemble 50.
[0051] L'ensemble 50 de connexion décrit ci-dessus est notamment destiné à être installé sur le toit d'un véhicule ferroviaire électrique, ledit toit formant la base 52. Un sectionneur de terre formé par un tel ensemble 50 présente une efficacité améliorée par rapport aux dispositifs connus.

Claims (9)

1. Dispositif (10) de connexion électrique, comprenant un premier (12) et un deuxième (14) connecteurs électriques ; le premier connecteur (12) comprenant une patte supérieure (24) et une patte inférieure (26), la patte supérieure étant disposée au-dessus de la patte inférieure ; le deuxième connecteur (14) comprenant une lame centrale (34) ; le dispositif étant configuré de sorte que, dans une configuration de connexion, la lame centrale (34) du deuxième connecteur (14) est disposée entre les pattes supérieure (24) et inférieure (26) du premier connecteur (12) et au contact de chacune desdites pattes, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre : – un réservoir (16) comportant une ouverture inférieure, ledit réservoir et ladite ouverture étant disposés au-dessus de la lame centrale (34) du deuxième connecteur (14); et – une quantité de matériau (18) fusible à l'état solide, reçue dans le réservoir au-dessus de l'ouverture inférieure, le matériau fusible étant électriquement conducteur.
2. Dispositif de connexion électrique selon la revendication 1, dans lequel le réservoir (16) est solidaire de la patte supérieure (24) du premier connecteur (12).
3. Dispositif de connexion électrique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le matériau (18) fusible est un matériau métallique.
4. Dispositif (10) de connexion électrique selon la revendication 3, dans lequel le matériau métallique comprend de l'étain.
5. Ensemble (50) de connexion comprenant : une base (52) ; un bras (54) mobile par rapport à la base selon un axe (56) de rotation ; et une bride (60) fixe par rapport à la base ; l'ensemble comprenant en outre au moins un dispositif (10) de connexion électrique selon l'une des revendications précédentes, le premier connecteur (12) électrique étant porté par l'un du bras (54) et de la bride (60), le deuxième connecteur (14) électrique étant porté par l'autre du bras (54) et de la bride (60) ; l'ensemble étant configuré de sorte que, dans une position angulaire du bras (54) par rapport à la base selon l'axe (56) de rotation, les premier (12) et deuxième connecteurs (14) sont assemblés l'un à l'autre dans la configuration de connexion.
6. Ensemble (50) de connexion selon la revendication 5, dans lequel le premier connecteur (12) électrique est porté par le bras (54) et le deuxième connecteur (14) électrique est porté par la bride (60).
7. Ensemble (50) de connexion selon la revendication 5, dans lequel le premier connecteur (12) électrique est porté par la bride (60) et le deuxième connecteur (14) électrique est porté par le bras (54).
8. Procédé de mise en œuvre d'un dispositif (10) de connexion selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant les étapes suivantes : – assemblage des premier (12) et deuxième (14) connecteurs dans la configuration de connexion ; – circulation d'un courant électrique entre lesdits premier (12) et deuxième (14) connecteurs ; – élévation de température desdits premier (12) et deuxième (14) connecteurs sous l'effet du courant électrique; – fusion du matériau (18) fusible; – écoulement du matériau fusible à l'état fondu sur la lame centrale (34) du deuxième connecteur (14) et sur la patte inférieure (26) du premier connecteur (12), renforçant un contact électrique entre ladite lame centrale (34) et ladite patte inférieure (26).
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'écoulement du matériau fusible à l'état fondu se produit en outre entre la lame centrale (34) du deuxième connecteur (14) et la patte supérieure (24) du premier connecteur (12), renforçant un contact électrique entre ladite lame centrale (34) et ladite patte supérieure (24).
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