FR2995407A1 - Procede d'evalutation des performances mecaniques d'un dispositif de coupure et dispositif de coupure pour la mise en oeuvre dudit procede - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à un procédé d'évaluation des performances mécaniques d'un dispositif de coupure comprenant au moins un pôle. Chaque pôle comprend : - une paire de contacts (12, 14); - un bras de support (16) d'un premier contact (14) ; - un mécanisme d'entraînement (22) du bras de support (16) comprenant un arbre des pôles (20) rotatif et des moyens accumulateurs d'énergie aptes à entrainer un déplacement dudit bras pour placer les contacts (12, 14) dans une position ouverte. Le procédé consiste à : - mesurer l'angle de rotation (theta) de l'arbre des pôles (20) pendant une durée d'ouverture des contacts (12, 14) ; - reconstituer à partir des mesures au moins une valeur spécifique ; - comparer ladite valeur spécifique à un gabarit de fonctionnement initial spécifique du d ispositif de coupure ; diagnostiquer les performances mécaniques d'usure du mécanisme d'entraînement (22) en fonction d'un état comparatif entre les valeurs spécifiques obtenues et celles du gabarit de fonctionnement.

Description

L'invention concerne un procédé d'évaluation des performances mécaniques d'un dispositif de coupure comprenant au moins un pôle. L'invention est aussi relative à un dispositif de coupure pour la mise en oeuvre du procédé. Le dispositif comprend au moins un pôle ayant une paire de contacts mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position ouverte et une position fermée. Chaque pôle comprend en outre un bras de support d'un premier contact. Un mécanisme d'entraînement du bras de support comprend un arbre des pôles rotatif et au moins une tringle qui couplent de façon pivotante le mécanisme d'entrainement au bras de support. Des moyens accumulateurs d'énergie sont aptes à entrainer un déplacement dudit bras pour placer les contacts dans une position ouverte. ETAT DE LA TECHNIQUE Une ligne d'alimentation d'une charge électrique à commander est classiquement dotée d'au moins un appareil de coupure. Cet appareil de coupure comprend, pour chaque phase, des paires de contacts mobiles relativement l'un à l'autre afin de commuter la charge. L'actionnement des contacts mobiles peut être effectué de différentes manières. Certains appareils de coupure de forte puissance, notamment utilisés pour couper des courants électrique d'intensité supérieure à 600 A nécessitant une tenue électrodynamique élevée comportent des contacts entraînés par un système de levier couplé à un axe rotatif, lui-même actionné par un mécanisme à genouillère à deux bielles pivotantes. Ces appareils de coupure décrits notamment dans les documents EP 0 222 645, EP 0 789 380 ou EP 1 347 479 sont utilisés par exemple en sécurité et sont placés en tête de ligne. Ces appareils de coupure à forte puissance sont prévus pour fonctionner selon un nombre d'ouverture-fermeture prévu et fixé par le constructeur. Les cycles d'ouverture- fermeture peuvent être faits à vide, on parle alors d'endurance mécanique. Ils peuvent être aussi faits en charge nominale, on parle alors endurance électrique. Le nombre répété de manoeuvres d'ouverture-fermeture provoque une usure des pastilles de contact. L'usure des contacts se caractérise par un enlèvement de matière et/ou un écrasement de matière. Cette usure des contacts impacte les performances électrotechniques de l'appareil de coupure, notamment en changeant sa tenue électrodynamique et provoquant un échauffement. Pour évaluer l'usure des contacts, il est connu d'utiliser un témoin directement gravé sur la cage des pôles. Ce témoin permet d'observer l'enfoncement relatif des doigts de contact par rapport à la cage des pôles. Cette solution de contrôle présente l'inconvénient de ne pouvoir être déployée uniquement lors d'une opération de maintenance de l'appareil. Cette opération de maintenance nécessite un arrêt de l'appareil de coupure avec notamment un démontage des filtres des chambres de coupure. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un procédé de diagnostic et d'évaluation des performances mécaniques d'un dispositif de coupure, notamment des performances d'usure des contacts électriques. Le procédé selon l'invention consiste à mesurer l'angle de rotation de l'arbre des pôles pendant une durée d'ouverture des contacts. Au moins une valeur spécifique est reconstituée à partir des mesures. Ladite valeur spécifique est comparée à un gabarit de fonctionnement initial spécifique du dispositif de coupure. Les performances mécaniques d'usure du mécanisme d'entraînement sont diagnostiquées en fonction d'un état comparatif entre les valeurs spécifiques obtenues et celles du gabarit de fonctionnement. Selon un premier mode de développement de l'invention, le procédé consiste à déterminer une première valeur spécifique égale à un premier angle nécessaire pour atteindre un premier point d'inflexion sur une courbe d'évolution de l'angle de rotation de l'arbre des pôles. Ledit point d'inflexion correspond au moment où l'arbre des pôles atteint une vitesse maximale de rotation et où les contacts électriques perdent le contact. Ladite valeur spécifique est ensuite comparée à une valeur de référence théorique extraite d'un gabarit de fonctionnement initial spécifique du dispositif de coupure. L'usure des contacts électriques est diagnostiquée en fonction d'un état comparatif entre la valeur spécifique déterminée et la valeur de référence théorique issue du gabarit de fonctionnement. Selon un second mode de développement de l'invention, le procédé consiste à déterminer une seconde valeur spécifique égale à un premier temps nécessaire pour atteindre un premier point d'inflexion sur une courbe d'évolution de l'angle de rotation, ledit point d'inflexion correspondant au moment où l'arbre des pôles atteint une vitesse maximale de rotation. Une troisième valeur spécifique égale à un second temps nécessaire pour atteindre un second point sur la courbe d'évolution de l'angle de rotation est déterminée. Ledit second point correspondant à un angle de rotation final théorique atteint lorsque la paire de contacts principaux mobiles est dans une position ouverte. Le temps écoulé entre le premier et second temps est calculé et est comparé à une valeur de référence représentative d'un fonctionnement d'un dispositif de coupure non usé. L'usure des contacts électriques est enfin diagnostiqué en fonction d'un état comparatif entre les valeurs spécifiques déterminées et celles de références issues du gabarit de fonctionnement. Le dispositif de coupure selon l'invention comprend une pluralité de pôles identiques et un arbre des pôles commun à tous les pôles, l'arbre des pôles étant l'axe rotatif des mécanismes d'entraînement. Selon un mode de développement du dispositif, le bras de support d'un premier contact comprend une première partie portant le premier contact et une deuxième partie, les deux parties coulissant l'une par rapport à l'autre de sorte que, en position fermée de la paire de contacts, la deuxième partie puisse prendre une première position d'accostage et une deuxième position de fin de course dans laquelle la première partie est enfoncée dans la deuxième partie. De préférence, le mécanisme d'entraînement de l'arbre des pôles comporte un dispositif à genouillère associé à un crochet de déclenchement et à un ressort d'ouverture pour déplacer le bras de support du contact mobile, le dispositif comporte deux bielles.

Avantageusement, le mécanisme d'entraînement de l'arbre des pôles comporte un dispositif de réarmement ayant un système accumulateur d'énergie à dispositif élastique comprenant au moins un ressort de fermeture pour déplacer le contact mobile vers la position de fermeture, l'armement du ressort de fermeture étant opéré par une came de réarmement entraînée en rotation au moyen d'un levier manuel ou d'un servomoteur Le dispositif de coupure comporte des moyens de détermination de l'angle de rotation de l'arbre des pole, lesdits moyens comprenant un capteur de rotation dont un composant est disposé sur l'arbre des pôles. Avantageusement, le capteur de rotation comprend des moyens magnétiques disposés sur l'axe de rotation et des moyens de détection mis en place sur le boîtier du dispositif de coupure, les moyens magnétiques et de détection communiquant sans contact. Avantageusement, le capteur de rotation comprend une roue dentée disposée sur l'axe de rotation et des moyens de détection mis en place sur le boîtier du dispositif de coupure, la roue dentée et moyens de détection communiquant sans contact. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs, représentés dans les figures annexées. La figure 1 illustre un dispositif de coupure pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; La figure 2 représente une vue de détail en perspective du mécanisme d'entrainement d'un dispositif de coupure selon la figure 1 ; La figure 3 représente une autre vue de détail en perspective du mécanisme d'entrainement d'un dispositif de coupure selon la figure 1 ; La figure 4 représente une vue de détail en perspective du capteur de rotation 70 d'un dispositif de coupure selon la figure 1 ; Les figures 5A - 5C montrent d'un mécanisme d'entrainement selon la figure 2 au cours des étapes d'ouverture ; La figure 6 représente un capteur utilisé dans un mode particulier de réalisation de l'invention ; La figure 7 représente les courbes d'évolution de l'angle de rotation et de la vitesse de rotation de l'arbre des pôles porte contact du mécanisme d'entrainement en cours d'ouverture ; La figure 8 représente des courbes d'évolution de l'angle de rotation de l'arbre des pôles porte contact du mécanisme d'entrainement en cours d'ouverture pour différents niveaux d'usure ; La figure 9 représente une courbe d'évolution des efforts des ressorts de pression de contact en fonction de l'usure des contacts. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE En référence à la figure 1, un dispositif de coupure 10 à fortes intensités, supérieures à 600 A, comporte, pour chaque pôle et de manière classique, une paire de contacts 12, 14 électriques. Chaque contact électrique est de préférence associé à une pastille de matériau approprié, par exemple en alliage argenté. Un des contacts 14 est monté sur un bras 16 pivotant entre une position d'ouverture dans laquelle il est éloigné du contact fixe 12, et une position de fermeture dans laquelle le contact mécanique et électrique entre les contacts 12, 14 est établi. Le pôle comporte également une chambre d'extinction d'arc 18 et une paire de bornes principales (non illustrée) destinées à venir s'embrocher sur des plages de raccordement. Pour ces gammes élevées, le dispositif de coupure 10 comporte une pluralité de pôles disposés dans des plans parallèles, perpendiculaires à un arbre des pôles 20 qui leur est commun : l'ordre de fermeture ou d'ouverture des pôles est transmis à chaque contact mobile 14 depuis l'arbre des pôles 20 par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement 22 à levier (figures 1 et 2). L'arbre des pôles 20 est monté à rotation sur le boîtier du dispositif de coupure 10 et actionné par des moyens appropriés. En particulier, pour les appareils de coupure 10 ouverts avec arbre des pôles 20 intermédiaire et forte tenue électrodynamique, le mécanisme d'entraînement 22 est du type à genouillère, avec deux biellettes 24, 26 pivotant l'une par rapport à l'autre. L'une des biellettes 24 est articulée en rotation sur un crochet de déclenchement 28 monté pivotant sur un axe fixe ; l'autre biellette 26 est accouplée mécaniquement à une manivelle 30 de l'arbre des pôles 20, elle aussi commune à l'ensemble des pôles et formant par ailleurs l'un des leviers du mécanisme d'entraînement 22 des contacts électriques. Un ressort d'ouverture 32 est ancré entre la manivelle 30 et un taquet fixe de retenue, et tend à rappeler la manivelle 30 vers sa position d'ouverture. Un cliquet d'ouverture 34, formé par un levier pivotant autour d'un axe fixe, est piloté par un verrou d'ouverture 36 en forme de demi-lune ; le cliquet d'ouverture 34 est rappelé par un ressort vers le crochet de déclenchement 28, en s'éloignant de la demi-lune 36. Un galet est ménagé sur le cliquet d'ouverture 34 entre ses extrémités pour coopérer avec un évidement en forme de V du crochet de déclenchement 28, qui est rappelé par un ressort (non illustré) tendant à raccourcir la distance entre l'axe d'articulation du mécanisme à genouillère 24, 26 sur le crochet de déclenchement 28 et l'axe d'articulation du mécanisme à genouillère sur la manivelle 30. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de coupure 10 est apte à être réarmé, c'est-à-dire qu'il est muni d'un accumulateur d'énergie de façon à assister la fonction de fermeture, tel que par exemple un mécanisme à « grenade » tel décrit dans le document EP 0 222 645. En particulier, un levier entraîneur 40 est monté pivotant autour d'un axe fixe 42, et un dispositif élastique d'accumulation d'énergie comprenant au moins un ressort de fermeture 44 est monté pivotant sur un point fixe et à un doigt du levier entraîneur 40. Le levier entraîneur 40 porte un galet 52 destiné à coopérer avec une came d'armement 48 clavetée sur un arbre 50. Le galet 52 est apte à coopérer avec un cliquet de fermeture 54 pivotant autour d'un axe fixe. Un verrou de fermeture 56, apte à verrouiller le cliquet 54, est rappelé élastiquement par un ressort vers sa position de fermeture ; le cliquet 54 est lui-même rappelé par un ressort vers sa position verrouillée. L'arbre des pôles 20 est actionné par l'intermédiaire de ces différents éléments et entraîne alors les contacts mobiles 14. A cette fin, sa manivelle 30 est munie, pour chaque pôle, d'une tringle de liaison 60 qui la relie au bras de support 16 du contact mobile 14. Le bras de support 16 est muni de deux parties coulissantes l'une par rapport à l'autre : une cage de pôles 62 est déplacée directement par la tringle 60 par rapport à laquelle elle est montée pivotante. La partie 64 du bras 16 qui porte la pastille de contact 14 coulisse à l'intérieur de la cages de pôles 62, de préférence de façon articulée autour d'un axe 66; des moyens faisant ressort 67, par exemple un ou plusieurs ressorts de pression de contact, agencés entre le support 64 et la cages de pôles 62 sollicitent la pastille 14 en position saillante par rapport à la cage. Cette configuration permet une sur-course de fermeture de la pastille de contact 14 par rapport à l'accostage, de sorte qu'en position de passage du courant entre les contacts 12, 14, la cage de pôles 62 peut poursuivre son mouvement sans accentuer la pression sur les pastilles des contacts12, 14. Le bras 16 est ainsi monté à pivotement par sa cage 62 autour d'un premier axe 68 entre la position de fermeture et la position d'ouverture, et le support 64 du contact mobile 14 est articulé sur un deuxième axe 66 de la cage 62.

Par ailleurs, dans le mode de réalisation illustré, le système à genouillère 24, 26 relié à l'arbre des pôles déporté 20 permet une démultiplication des déplacements. En particulier, la course totale ou l'angle final de rotation e -final de l'arbre des pôles 20, fixe et déterminée par la conception de l'appareil, est de l'ordre de 50 à 55°. Comme représenté sur la figure 5A, le point de départ du mécanisme d'entrainement 22 est sa position à l'état fermé. Dans cet état, les contacts mobiles 14 sont en appui avec les contacts fixes 12, les ressorts de pression de contact 67 sont comprimés, assurant la pression de contact nécessaire à la conduction du courant électrique. L'effort de pression de contact se répercute dans le mécanisme d'entrainement 22 via la cage de pôle 62, les biellettes 60, les manivelles 30 et l'embiellage 26, 24 qui est maintenu en appui sur un galet lié au crochet 28. Les efforts mécaniques sont aussi repris via la liaison pivot entre la bielle inférieure 24 et le crochet 28. L'effort mécanique de pression de contact a naturellement tendance via la reprise des efforts au travers de tout le mécanisme d'entrainement à faire pivoter le crochet 28 sur son axe de rotation, provoquant ainsi l'ouverture du mécanisme. Pour assurer le maintien du mécanisme d'entrainement 22 en position fermée, un galet lié au levier 34 vient bloquer sa rotation. Le levier 34 est lui maintenu en position via la demi-lune 36, actionnée par des actuateurs non représentés. Lors de la phase d'ouverture, un actionneur électromagnétique ou mécanique non représenté vient faire pivoter la demi-lune 36. La rotation de la demi-lune 36 annule l'appui du levier 34 qui sous l'effort du crochet 28 pivote sur son axe de rotation. La rotation du levier 34 enlève l'appui du crochet 28. N'étant plus maintenu, celui-ci peut alors pivoter sur son axe de rotation, sous l'effet des efforts de pression de contact 67 et des ressorts de rappel 32. Comme représenté sur la figure 5B, la rotation du crochet 28 permet de casser l'embiellage 24, 26 et libère ainsi le mécanisme, assurant par ailleurs son ouverture. Selon l'invention, un capteur 70 mesure la rotation de l'arbre des pôles 20 entre le début du mouvement de l'arbre des pôles 20, et la fin de course dudit arbre 20. La fin de course de l'arbre des pôles 20 correspond à la position ouverte des contacts électriques 12, 14.

Le capteur 70 mesure aussi la rotation 0 de l'arbre des pôles 20 entre l'instant où les contacts mobiles et fixes 12, 14 sont dans une position fermée et l'instant où lesdits contacts sont dans une position ouverte. Les propriétés comportementales du mécanisme d'entrainement 22 à l'ouverture sont liées au fait que l'effort de rappel des ressorts 32 est négligeable devant l'effort cumulé de tous les ressorts de pression de contact 67. Tel que représenté sur la figure 7, le procédé d'évaluation des performances mecaniques d'un dispositif de coupure à l'ouverture repose sur l'identification de trois états correspondant à trois positions angulaires de l'arbre des pôles 20 du mécanisme d'entrainement.

Entre l'état fermé et l'instant de séparation des contacts électriques 12, 14, le mécanisme d'entrainement 22 est soumis à l'effort des ressorts de pression de contact 67 et à l'effort de rappel des ressorts 32. Tel que représenté sur la figure 7, l'instant de séparation des contacts électriques 12, 14 est matérialisé par un premier point d'inflexion A sur la courbe d'évolution Se de l'angle de rotation de l'arbre des pôles 20. Ladite courbe est dépendante de l'inertie de l'ensemble des pièces en mouvement à savoir les doigts de contacts, les cages, l'arbre des pôles et embiellage. Cet ensemble de pièce étant soumis à une accélération, la courbe d'évolution de l'angle de rotation de l'arbre des pôles présente une forme définie par une équation du second degré. Après la séparation des contacts électriques 12, 14 (au-delà du premier point d'inflexion A), le mécanisme d'entrainement 22 est soumis uniquement à l'effort de rappel des ressorts 32, effort de rappel de très faible valeur. Le mécanisme n'est plus soumis à des efforts extérieurs tels que les efforts des ressorts de pression de contact 67. Comme représenté sur la courbe de l'évolution de l'angle de rotation de l'arbre des pôles 20 présente une forme définie par une équation du premier degré. L'ensemble des pièces en mouvement se déplace alors à une vitesse constante. Le dispositif de coupure est dans un état ouvert lorsque l'arbre des pôles 20 atteint une position angulaire matérialisée sur la courbe d'évolution Se de l'angle de rotation de l'arbre des pôles 20 par un second point B d'inflexion. Le mécanisme d'entrainement 22 entre alors en contact avec une butée. Dans le cas présent du diagnostic, il s'agit temporellement de l'instant d'un premier contact avec ladite butée, le mécanisme présentant des rebonds après ce premier contact avec la butée.

Une stratégie de diagnostic repose sur l'identification de cet instant de séparation des contacts 12, 14, distinguant les deux modes de fonctionnement du mécanisme d'entrainement 22 à l'ouverture. Un moyen d'identification de cet instant peut se faire au travers de l'analyse de la vitesse angulaire de l'arbre des pôles 20 lors du mouvement d'ouverture. La vitesse angulaire de l'arbre des pôles 20 est représentée par la courbe Sv sur la figure 7. A l'instant de la séparation des contacts 12, 14 (premier point d'inflexion A sur la courbe d'évolution Se de l'angle de rotation de l'arbre des pôles 20), comme représenté sur la figure 7, le profil de vitesse de l'arbre des pôles Sv présente une première variation Svi brusque que l'on peut filtrer par les algorithmes adéquats.

Un premier procédé pour diagnostiquer l'usure des contacts 12, 14 consiste à déterminer la valeur de l'angle 01 de rotation de l'arbre des pôles 20 au moment de la séparation des contacts 12, 14. Ladite valeur de l'angle 01 de rotation dit angle d'ouverture, tend à diminuer avec l'usure des contacts 12, 14.

Un deuxième procédé pour diagnostiquer l'usure des contacts électriques 12, 14 consiste à mesurer le temps écoulé entre le moment Ti de l'ouverture des contacts 12,14 et le moment T2 où l'arbre des pôles 20 atteint un angle final de rotation e -final. L'angle final de rotation efinal correspond à l'angle atteint par l'arbre des pôles lorsque la paire de contacts principaux 12, 14 mobiles est dans une position ouverte. Plus l'usure des contacts est importante, plus l'énergie mécanique emmagasinée dans les ressorts de pression de contact 67 tend à diminuer lorsque le disjoncteur est dans une position fermée. La figure 9 représente une droite d'évolution Se des efforts P1, P2 des ressorts de pression de contact 67 en fonction de la longueur desdits ressorts de pression de contact 67. Comme représenté sur la figure1, lesdits ressorts de pression de contact 67 sont placés entre la cage des pôles 62 et le doigt de contact 64. La différence de longueur des ressorts de pression de contact 67 entre une position ouverte L1 du dispositif de coupure et une position fermée L2 permet de caractérisé un indicateur de l'usure des contacts 12, 14. Cet indicateur est appelé couramment l'enfoncement de contact L1-L2. L'enfoncement de contact L1-L2 peut être exprimé en millimètre. L'énergie mécanique emmagasinée dans les ressorts de pression de contact 67 est matérialisée par la surface grisée du trapèze compris sous la droite d'évolution des efforts de pression de contact.

Les positions fermées, respectivement référencées L2a et L2b sur la figure 9, correspondent à différents stades d'usure des contacts électriques 12, 14. Avec l'usure des contacts, l'enfoncement de contact en position fermée tend à diminuer_pour passer d'une valeur L1-L2a à une valeur L1-L2b. Ainsi, comme représenté sur la figure 9, avec l'usure des contacts électriques, la surface du trapèze représentative de l'énergie mécanique emmagasinée tend à diminuer. A l'état initial de fonctionnement, c'est-à-dire lorsque le dispositif de coupure n'est pas usagé, l'énergie mécanique emmagasinée par les ressorts de pression de contact 67 correspond à la surface du trapèze défini par les quatre sommets suivants : L1 P1 P2a L2a. Comme représenté sur la figure 9, l'aire dudit trapèze s'exprime par la formule suivante : 1/2(P1+P2a)x(L1-L2) Lorsque les contacts sont usés, l'énergie mécanique emmagasinée par les ressorts de pression de contact 67 correspond à la nouvelle surface du trapèze défini par les quatre sommets suivants : L1 P1 P2b L2b. Comme représenté sur la figure 9, l'aire dudit trapèze s'exprime par la formule suivante : 1/2(P1+P2b)x(L1-L2b) Sachant que P2 < P2b et (L1 - L2b) <(L1 - L2), la surface du trapèze L1P1P2b L2b est inférieure à celle du trapèze L1P1P2L2, Ainsi, l'énergie mécanique emmagasinée par les ressorts de pression de contact 67 tend à diminuer avec l'usure des dits contacts. Lors de l'ouverture du disjoncteur, l'énergie potentielle des ressorts de pression de contact 67 se convertit en énergie cinétique. Cette conversion d'énergie se traduit par une mise en mouvement et une accélération du mécanisme d'entrainement 22 jusqu'à l'instant de séparation des contacts. Avec une diminution de l'énergie potentielle due à l'usure des contacts 12, 14 et à la perte d'enfoncement de contact L1-L2, la mise en vitesse (l'accélération) du mécanisme d'entrainement 22 est moins importante. La diminution de l'énergie cinétique du mécanisme d'entrainement 22 se traduit par un rallongement du temps nécessaire pour parcourir la distance entre la position fermée et la position ouverte des contacts 12, 14. La figure 8 illustre ce phénomène en représentant des courbes d'évolution de l'angle de rotation de l'arbre des pôles 20 de mécanismes d'entrainement en cours d'ouverture à différents niveaux d'usure des contacts 12, 14. La courbe d'évolution S1e de l'angle de rotation 0 en pointillé est représentative d'un mécanisme d'entrainement dont les contacts 12, 14 ne sont pas usés. La courbe d'évolution S20 de l'angle de rotation 0 en trait continu est représentative d'un mécanisme d'entrainement 22 dont les contacts 12, 14 sont usés. Le procédé d'évaluation des performances mécaniques d'un dispositif de coupure notamment pour diagnostiquer l'usure des contacts électriques 12, 14 dudit appareil comporte les étapes successives suivantes. Une première étape consiste à mesurer l'angle de rotation 0 de l'arbre des pôles 20 pendant la durée de l'ouverture des contacts 12, 14 par le mécanisme d'entrainement 22. Une seconde étape consiste à reconstituer à partir des mesures réalisées à l'étape précédente au moins une valeur spécifique.

Selon un premier mode préférentiel de réalisation de l'invention, un premier procédé consiste à déterminer une première valeur spécifique égale à un premier angle 01 nécessaire pour atteindre un premier point d'inflexion A sur une courbe d'évolution Se de l'angle de rotation 0 de l'arbre des pôles 20. Comme représenté sur la figure 7, ledit point d'inflexion correspond au moment où l'arbre des pôles 20 atteint une vitesse maximale de rotation et où il a effectué une rotation d'un premier angle 01. Comme représenté sur la figure 5A, le point d'inflexion A correspond aussi au moment où les contacts électriques 12, 14 perdent le contact. L'évolution de la valeur de l'angle de rotation 0 de l'arbre des pôles 20 au moment où les contacts électriques 12, 14 perdent le contact donne une indication sur l'usure du dispositif de coupure. En effet, les manoeuvres de l'appareil à vide ou en charge provoquent une usure des pastilles de contact, qu'elles soient fixes 12 ou mobiles 14. L'usure des pastilles de contact se traduit par un enlèvement et/ou un écrasement de matière. En outre, cet enlèvement et/ou écrasement de matière tendent à rapprocher le moment de la séparation des pôles et peut induire une diminution de la valeur du premier angle 01de rotation. La seconde étape du premier procédé consiste à comparer ladite valeur spécifique à une valeur de référence théorique extraite d'un gabarit de fonctionnement initial spécifique du dispositif de coupure. Ladite valeur de référence est établie en fonction d'une configuration « mécanique » du dispositif de coupure. Cette configuration « mécanique » est notamment dépendante du nombre de pôles, du type de ressort 44 de la grenade. La configuration est enregistrée pour être exploitée et comparée en fonction de la constitution du dispositif de coupure. Cette valeur de référence est de préférence une caractéristique produit rattachée au dispositif de coupure. Cette caractéristique est alors fournie par le constructeur. Cette valeur de référence peut aussi être estimée suite à une séquence de mesure effectuée lorsque l'appareil est neuf. La valeur de référence est enregistrée pour être par la suite utilisée dans le procédé suivant l'invention. Une dernière étape du procédé d'évaluation des performances mécaniques d'un appareil de protection consiste à diagnostiquer l'usure des contacts électriques 12, 14 en fonction d'un état comparatif entre la valeur spécifique déterminée et la valeur de référence théorique issue du gabarit de fonctionnement. Selon le mode particulier du procédé, l'estimation de l'enfoncement de contact se fait par la valeur de l'angle 01 de l'arbre de rotation au moment où les contacts perdent le contact à l'instant T1.

Selon un second mode préférentiel de réalisation de l'invention, un deuxième procédé consiste à déterminer une seconde valeur spécifique égale à un premier temps T1 nécessaire pour atteindre un premier point d'inflexion A et une troisième valeur spécifique égale à un second temps T2 nécessaire pour atteindre un second point B sur la courbe d'évolution Se de l'angle de rotation 0. Ledit second point B correspond à un angle de rotation théorique final e -final atteint lorsque la paire de contacts principaux 12, 14 mobiles est dans une position ouverte. L'angle de rotation théorique final e -final est une valeur théorique liée aux caractéristiques du dispositif de coupure. Cette valeur de l'angle de rotation est alors fournie par le constructeur. Ladite valeur de l'angle de rotation peut être estimée suite à une séquence de mesures effectuées lorsque l'appareil est neuf. Ladite valeur de l'angle de rotation est enregistrée pour être par la suite utilisée dans le procédé suivant l'invention. La seconde étape du deuxième procédé consiste à comparer lesdites seconde et troisième valeurs spécifiques à des valeurs de référence théoriques extraites d'un gabarit de fonctionnement initial spécifique du dispositif de coupure. Selon un mode préférentiel, le procédé consiste à calculer le temps écoulé AT entre le premier et second temps T1, T2. Ce temps écoulé entre le premier et second temps T1, T2 est ensuite comparé à une valeur de référence représentative d'un fonctionnement d'un dispositif de coupure non usé. Ces valeurs de référence théoriques sont établies en fonction de la configuration « mécanique » du dispositif de coupure. Cette configuration mécanique est notamment dépendante du nombre de pôles, du type de ressort de la grenade. La configuration est enregistrée pour être exploitée et comparée en fonction de la constitution du dispositif de coupure. Ces valeurs de référence théoriques sont de préférence des caractéristiques produits rattachées au dispositif de coupure. Lesdites valeurs sont alors fournies par le constructeur. Ces valeurs de référence peuvent aussi être estimées suite à une séquence de mesure effectuée lorsque l'appareil est neuf. Les valeurs de référence sont enregistrées pour être par la suite utilisée dans le procédé suivant l'invention. Une dernière étape du procédé d'évaluation des performances mécaniques d'un appareil de protection consiste à diagnostiquer l'usure des contacts électriques 12, 14 en fonction d'un état comparatif entre les valeurs spécifiques déterminées et celles de références issues du gabarit de fonctionnement. Autrement dit, l'ultime étape des deux procédés selon l'invention nous renseigne sur l'usure des contacts principaux 12, 14.

Selon un mode particulier de développement, le capteur 70 est de préférence localisé sur l'arbre des pôles 20 hors des zones susceptibles d'être polluées lors des coupures par des débris et loin des jets éventuels de gaz chauds. Les appareils de coupure 10 à forte tenue électrodynamique ont une durée de vie qui peut atteindre une trentaine d'année ; avantageusement, le capteur 70 est de type sans contact afin de limiter tout biais dû à une usure ou un frottement au sein du capteur 70. Comme représenté sur les figures 3 et 4, le capteur de rotation 70 comprend une roue dentée 112 ou une portion de roue dentée disposée sur l'arbre des pôles 20. Dans un autre mode de réalisation non représenté, la roue est constituée d'une succession de pôles magnétiques. Des moyens de détection 114 tels que des dispositifs microélectroniques mettant en oeuvre des éléments sensibles de type inductif, des cellules à effet hall, ou cellules à magnéto résistance, sont mis en place sur le boîtier du dispositif de coupure 10, en vis-à-vis de la roue dentée ou des pôles magnétiques. La roue dentée 112 et les moyens de détection 114 communiquent sans contact. De préférence, les moyens de détection 114 incorporent des procédés numériques de traitement des signaux analogiques générés par le passage des dents de la roue dentée ou le passage des pôles magnétiques, pour en donner une transcription numérique sous la forme de deux signaux carrés décalé d'un quart de période. Dans certain type de réalisation les moyens de détection peuvent intégrer des fonctions d'interpolation des signaux analogiques. Selon un second mode particulier de développement non représenté, le capteur 70, de faible volume, est de préférence localisé en bout de barreau 20, par exemple à une extrémité proche du boîtier du dispositif de coupure 10. En particulier, un capteur de type magnétique sans contact glissant, notamment à réseau (ou « magnetic array type rotation sensor » selon la terminologie anglo-saxonne), est notamment adapté grâce à son absence de pièces susceptibles de se dégrader rapidement. Tel qu'illustré en figure 6, ce type de capteur 70 comprend des moyens magnétiques 72, notamment un aimant, qu'il est possible de solidariser à l'élément dont on veut déterminer la rotation ; en particulier, l'aimant 72 peut être directement couplé sur le barreau des pôles 20 par collage à son extrémité, ou tout autre moyen mécanique. Le capteur 70 comprend par ailleurs des moyens de détection 74, et notamment un détecteur de type carte de circuit imprimé d'environ 4 mm de côté ; le détecteur 74 est positionné face aux moyens magnétiques 72, par exemple couplé au boîtier du dispositif de coupure 10, notamment mis en place dans un logement adapté. Le détecteur 74 est relié de façon classique à des moyens de traitement des informations et de présentation des résultats, par exemple un module électronique déjà présent sur le dispositif de coupure 10 auquel est ajoutée une nouvelle fonction. Avantageusement, le capteur 70 est tel que décrit dans les documents EP 1 830 162 ou EP 1 921 423, avec une résolution angulaire de l'ordre de 0,2 à 0,5°.

Bien que l'invention ait été décrite en référence à des contacts 12, 14 d'un dispositif de coupure 10 à tenue électrodynamique élevée dans lequel le mécanisme d'entrainement 22 implique une grande variation de la position angulaire du barreau de pôles 20 pour une faible variation de la sur-course d'écrasement, elle ne s'y limite pas : d'autres types d'appareils de coupure, contacteurs et/ou disjoncteurs, peuvent être concernés. Si le découplage des mouvements par double bielle et genouillère amplifie la différence angulaire selon que les contacts sont usés ou non, selon la course des contacts et selon la précision du dispositif de détection 70, il est possible d'appliquer le dispositif selon l'invention à d'autres mécanismes d'entrainement comprenant une partie rotative. Selon une variante de réalisation de l'invention non représentée, un capteur mesure la rotation de la cage de pôles 62 entre le début du mouvement de l'arbre des pôles 20, et la fin de course dudit arbre 20. La fin de course de l'arbre des pôles 20 correspond à la position ouverte des contacts électriques.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'évaluation des performances mécaniques d'un dispositif de coupure comprenant au moins un pôle, chaque pôle comprenant : une paire de contacts (12, 14) mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position ouverte et une position fermée ; un bras de support (16) d'un premier contact (14) ; un mécanisme d'entraînement (22) du bras de support (16) comprenant : un arbre des pôles (20) rotatif et au moins une tringle (60) qui couplent de façon pivotante le mécanisme d'entrainement (22) au bras de support (16), des moyens accumulateurs d'énergie (67, 32) aptes à entrainer un déplacement dudit bras pour placer les contacts (12, 14) dans une position ouverte ; procédé, caractérisé en ce qu'il consiste à: - mesurer l'angle de rotation (0) de l'arbre des pôles (20) pendant une durée d'ouverture des contacts (12, 14) ; - reconstituer à partir des mesures au moins une valeur spécifique ; - comparer ladite valeur spécifique à un gabarit de fonctionnement initial spécifique du dispositif de coupure ; diagnostiquer les performances mécaniques d'usure du mécanisme d'entraînement (22) en fonction d'un état comparatif entre les valeurs spécifiques obtenues et celles du gabarit de fonctionnement.
2. 2. Procédé d'évaluation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste à: - déterminer une première valeur spécifique égale à un premier angle 01 nécessaire pour atteindre un premier point d'inflexion (A) sur une courbe d'évolution (S0) de l'angle de rotation (0) de l'arbre des pôles (20), ledit point d'inflexion correspondant au moment où l'arbre des pôles (20) atteint une vitesse maximale de rotation et où les contacts électriques (12, 14) perdent le contact ; - à comparer ladite valeur spécifique à une valeur de référence théorique extraite d'un gabarit de fonctionnement initial spécifique du dispositif de coupure ; - à diagnostiquer l'usure des contacts électriques (12, 14) en fonction d'un état comparatif entre la valeur spécifique déterminée et la valeur de référence théorique issue du gabarit de fonctionnement.
3. 3. Procédé d'évaluation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste à:- déterminer une seconde valeur spécifique égale à un premier temps (T1) nécessaire pour atteindre un premier point d'inflexion (A) sur une courbe d'évolution (S0) de l'angle de rotation (0), ledit point d'inflexion correspondant au moment où l'arbre des pôles (20) atteint une vitesse maximale de rotation ; - déterminer une troisième valeur spécifique égale à un second temps (T2) nécessaire pour atteindre un second point (B) sur la courbe d'évolution (S0) de l'angle de rotation (0), ledit second point correspondant à un angle de rotation final re théorique atteint lorsque la paire de contacts principaux (12, 14) ,- mobiles est dans une position ouverte ; - calculer un temps écoulé entre le premier et second temps (T1, T2) ; - comparer le temps écoulé entre le premier et second temps (T1, T2) à une valeur de référence représentative d'un fonctionnement d'un dispositif de coupure non usé ; - diagnostiquer l'usure des contacts électriques (12, 14) en fonction d'un état comparatif entre les valeurs spécifiques déterminées et celles de références issues du gabarit de fonctionnement.
4. 4. Dispositif de coupure pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications précédentes et comprenant : - une paire de contacts (12, 14) mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position ouverte et une position fermée ; - un bras de support (16) d'un premier contact (14) ; - un mécanisme d'entraînement (22) du bras de support (16) comprenant : un arbre des pôles (20) rotatif et au moins une tringle (60) qui couplent de façon pivotante le mécanisme d'entrainement (22) au bras de support (16), des moyens accumulateurs d'énergie (67, 32) aptes à entrainer un déplacement dudit bras pour placer les contacts (12, 14) dans une position ouverte ; dispositif, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de pôles identiques et un arbre des pôles (20) commun à tous les pôles, l'arbre des pôles (20) étant l'axe rotatif des mécanismes d'entraînement (22).
5. 5. Dispositif de coupure selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bras de support (16) d'un premier contact (14) comprend une première partie (64) portant le premier contact (14) et une deuxième partie (62), les deux parties coulissant l'une par rapport à l'autre de sorte que, en position fermée de la paire de contacts (12, 14), la deuxième partie (62) puisse prendre une première position d'accostage et unedeuxième position de fin de course dans laquelle la première partie (64) est enfoncée dans la deuxième partie (62).
6. 6. Dispositif de coupure selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement (22) de l'arbre des pôles (20) comporte un dispositif à genouillère (26, 24) associé à un crochet de déclenchement (28) et à un ressort d'ouverture (32) pour déplacer le bras de support (16) du contact mobile (14), le dispositif comporte deux bielles (24, 26).
7. 7. Dispositif de coupure selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement (22) de l'arbre des pôles (20) comporte un dispositif de réarmement (44) ayant un système accumulateur d'énergie à dispositif élastique (44) comprenant au moins un ressort de fermeture pour déplacer le contact mobile vers la position de fermeture, l'armement du ressort de fermeture étant opéré par une came de réarmement (48) entraînée en rotation au moyen d'un levier manuel ou d'un servomoteur
8. 8. Dispositif de coupure selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détermination (70) de l'angle de rotation de l'arbre des pole (20), lesdits moyens comprenant un capteur de rotation dont un composant est disposé sur l'arbre des pôles (20).
9. 9. Dispositif de coupure selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur de rotation (70) comprend des moyens magnétiques (72) disposés sur l'axe de rotation (20) et des moyens de détection (74) mis en place sur le boîtier du dispositif de coupure (10), les moyens magnétiques (72) et de détection (74) communiquant sans contact.
10. 10. Dispositif de coupure selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur de rotation (70) comprend une roue dentée (112) disposée sur l'axe de rotation (20) et des moyens de détection (114) mis en place sur le boîtier du dispositif de coupure (10), la roue dentée (112) et moyens de détection (114) communiquant sans contact.