FR2827075A1

FR2827075A1 - Appareillage electrique de coupure et de sectionnement comportant une ampoule sous vide

Info

Publication number: FR2827075A1
Application number: FR0108929A
Authority: FR
Inventors: Philippe Picot; Bernard Yvars
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2003-01-10
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: FR2827075B1; CN1524278A; WO2003005394A1; CN1272817C; EP1402549A1

Abstract

Un interrupteur-sectionneur comporte une ampoule sous vide 12 formée par une enceinte étanche 18, deux écrans 28, 30 fixes par rapport à l'enceinte, un contact 52 fixe par rapport à un support 16 de l'appareillage et un contact mobile 62 mû par un mécanisme d'entraînement. Le contact mobile 62 se déplace rapidement entre une position de contact et une position de coupure, assurant l'ouverture de l'interrupteur. En position de coupure, les contacts 52, 62 font saillie l'un vers l'autre par rapport aux écrans 28, 30, de sorte que les écrans ne sont pas affectés par l'arc électrique lors de la coupure. Le contact mobile 62 peut être entraîné à faible vitesse de la position de coupure vers une position de sectionnement. Dans cette phase, des moyens d'accouplement 74 rendent l'enceinte 18 solidaire du contact mobile de sorte que l'enceinte 18 se déplace par rapport au contact fixe 52. En position de sectionnement, les contacts 52, 62 sont en retrait par rapport aux écrans 28, 30.

Description

APPAREILLAGE ELECTRIQUE DE COUPURE ET DE SECTIONNEMENT COMPORTANT UNE AMPOULE SOUS VIDE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention est relative à un appareillage de coupure comportant au moins une ampoule sous vide assurant à la fois une fonction de coupure en charge-interrupteur ou disjoncteur-et une fonction de sectionnement.

ETAT DE LA TECHNIQUE [0002] Les ampoules sous vide sont fréquemment utilisées dans le domaine de la moyenne tension comme organe de coupure pour des applications disjoncteur ou interrupteur. Par contre elles ne sont pratiquement pas utilisées pour l'application sectionneur, à cause de la difficulté de garantir une tenue diélectrique élevée et fiable entre les contacts d'une ampoule sous vide. En effet, bien que le vide soit un milieu isolant performant et qu'il soit possible d'obtenir des tenues diélectriques élevées sur des ampoules neuves après une procédure dite de conditionnement en tension, cette tenue diélectrique est susceptible de se dégrader sensiblement sous l'effet des manoeuvres (à vide, en charge ou sur défaut) effectuées par l'ampoule. Ces manoeuvres ont pour conséquence de modifier l'état de surface des contacts dans le sens d'une augmentation de la rugosité : les aspérités qui apparaissent à la surface des contacts sous l'effet des manoeuvres mécaniques de fermetureouverture ou sous l'effet de l'arc électrique généré lors de manoeuvres en charge provoquent un accroissement localisé du champ électrique à la surface du contact lorsqu'une tension est appliquée entre les contacts ouverts. Ce champ électrique renforcé peut provoquer l'apparition d'un courant d'émission électronique par effet Fowler-Nordheim, courant qui évolue généralement en claquage entre les deux contacts. Pour ces raisons, il est habituel de constater qu'une ampoule sous vide interrupteur ou disjoncteur, ayant la tenue diélectrique assignée à l'état neuf et pouvant donc tenir sans claquage les séries de 15 chocs de foudre normalisées, voit sa tenue diélectrique se dégrader dans le cadre de son fonctionnement normal et présente donc un ou plusieurs claquages lorsque lui est appliquée une série de 15 chocs normalisée (on constate en général qu'après quelques claquages l'ampoule retrouve son niveau de tenue initial car les claquages ont un effet de reconditionnement en détruisant les aspérités qui en sont à l'origine). Ce comportement ne

pose pas de problème particulier pour une application interrupteur ou disjoncteur qui est en général associée à un sectionneur séparé mais n'est pas compatible avec la fonction sectionneur qui requiert une tenue diélectrique entre contacts ouverts (sur la distance de sectionnement) plus élevée que pour un interrupteur et particulièrement fiable.

Dans le document US 3.914. 568 est décrit un sectionneur haute tension comportant une ampoule sous vide. L'ampoule sous vide forme une enceinte contenant deux contacts.

Chaque contact est entouré par une électrode tubulaire formant écran déflecteur des lignes de champ, solidaire du corps de l'enceinte. Les deux contacts sont mobiles par rapport à l'enceinte pendant les opérations d'ouverture et de fermeture. En position de contact, ils s'engagent l'un avec l'autre à-peu-près à mi-distance des déflecteurs. Pendant l'ouverture, les contacts se rétractent chacun dans le déflecteur tubulaire correspondant, de sorte que la distance entre les déflecteurs est plus courte que la distance entre les contacts.

[0004] En position de sectionnement, les contacts sont situés dans une région ou le champ électrique est relativement faible, de sorte que le risque d'amorçage d'un arc au niveau des contacts est fortement réduit, même si l'état de surface des contacts est détérioré. Lors des opérations d'ouverture et de fermeture, les contacts se trouvent en position saillante l'un vers l'autre par rapport aux déflecteurs. Ainsi, seuls les contacts sont exposés aux éventuels arcs électriques, ce qui permet de préserver l'état de surface des déflecteurs. Ce dispositif permet donc d'assurer une tenue diélectrique exceptionnelle de l'ampoule, même après de nombreuses opérations d'ouverture et de fermeture. Toutefois, le mécanisme nécessaire pour l'entraînement des contacts est complexe, puisqu'il exige un double mouvement simultané et coordonné des contacts par rapport à l'enceinte de l'ampoule, dans des directions opposées. Si l'appareillage doit effectuer des opérations de coupure en charge, le mécanisme doit être puissant et rapide, pour assurer l'ouverture dans des temps compatibles avec la fonction de coupure en charge. La tringlerie de transmission du mouvement aux deux contacts mobiles représente alors une masse mobile importante, qui s'ajoute à la masse des contacts et augmente l'inertie de l'équipage mobile, donc l'énergie que doit délivrer le mécanisme pour réaliser l'ouverture. A cela s'ajoute le fait que la course du mécanisme est plus grande que celle utilisée pour une ampoule n'ayant pas de fonction de sectionnement. Le mécanisme d'entraînement s'avère donc coûteux. Par

ailleurs, aucune disposition n'est prise pour limiter les contraintes des soufflets d'étanchéité entre les contacts et l'enceinte de l'ampoule durant l'ouverture et la fermeture. Les soufflets doivent être capables de supporter des déformations à la fois importantes et rapides, ce qui augmente leur coût par rapport aux soufflets standard d'un appareil sans fonction de sectionnement. L'architecture de l'appareillage rend donc la fonction de sectionnement onéreuse.

[0005] Dans le document EP 1.005. 058 est décrit un interrupteur sectionneur à vide.

L'ampoule comporte une enveloppe, un contact fixe solidaire de l'enveloppe, et un contact mobile, entraîné par un mécanisme ayant trois positions indexées : fermé, ouvert et sectionné. L'ampoule est munie de deux écrans déflecteurs tubulaires coaxiaux qui se font face à distance et sont solidaires de l'enveloppe de l'ampoule. L'un des écrans entoure le contact fixe et fait saillie, par rapport au contact fixe, en direction de l'autre écran. En position de sectionnement, le contact mobile se rétracte à l'intérieur de l'écran correspondant, de sorte que les écrans assurent la tenue diélectrique de l'ampoule.

L'ouverture des contacts est effectuée à grande vitesse entre la position fermée et la position d'ouverture, puis à plus faible vitesse entre la position d'ouverture et la position de sectionnement, ce qui permet de mettre en oeuvre un mécanisme d'entraînement bon marché.

[0006] Ce dispositif a l'inconvénient d'exposer l'écran du contact fixe à l'arc durant la phase d'ouverture et la phase de fermeture, si celles-ci ont lieu sous tension. On assiste donc à une usure prématurée de l'écran du contact fixe.

EXPOSE DE L'INVENTION [0007J L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un appareillage de coupure et de sectionnement assurant une tension de tenue sur la distance de sectionnement extrêmement élevée et stable sous vide, et mettant en oeuvre un mécanisme simple et peu onéreux.

A cet effet, l'invention a pour objet un appareillage électrique de coupure et de sectionnement comportant : - un support fixe définissant un axe géométrique de référence,

une ampoule sous vide comportant une enceinte étanche renfermant : - un premier écran, fixe par rapport à l'enceinte, - un deuxième écran, fixe par rapport à l'enceinte, le premier écran et le deuxième écran étant séparés l'un de l'autre par un espace inter-écrans délimité par deux plans géométriques perpendiculaires à l'axe géométrique de référence ; - un premier contact, fixe par rapport au support et relié à l'enceinte par un premier joint d'étanchéité déformable, le premier contact étant en liaison électrique avec le premier écran ; un deuxième contact relié à l'enceinte par un deuxième joint d'étanchéité déformable, le deuxième contact étant en liaison électrique avec le deuxième écran et mobile en translation par rapport au support le long de l'axe géométrique de référence, entre une position de contact dans laquelle le deuxième contact est en contact avec le premier contact, le premier et le deuxième contact se trouvant dans l'espace inter-écrans, et une position de sectionnement, en passant par une position de coupure dans laquelle le premier et le deuxième contacts sont encore dans l'espace inter-écrans ; des moyens d'accouplement réalisant une liaison cinématique entre le deuxième contact et l'enceinte lorsque le deuxième contact se trouve entre une position intermédiaire d'accouplement et la position de sectionnement, de telle sorte que lorsque le deuxième contact se déplace entre la position intermédiaire d'accouplement et la position de sectionnement, il entraîne l'enceinte en translation de long de l'axe de référence, et que lorsque le deuxième contact est en position de sectionnement, le premier contact et le deuxième contact sont situés hors de l'espace inter-écrans, de part et d'autre de l'espace inter-écrans, la position intermédiaire d'accouplement étant située entre la position de coupure et la position de sectionnement.

L'accouplement entre l'enceinte et l'électrode mobile permet d'utiliser un mécanisme conventionnel d'ampoule à simple mouvement. Entre la position fermée et la position d'accouplement, seul le contact mobile bouge, l'enceinte restant immobile. Ceci permet de minimiser la masse mobile entre les positions de contact et de coupure, donc

l'énergie cinétique nécessaire durant l'ouverture et la fermeture. L'accouplement de l'enceinte au contact mobile est effectué entre la position ouverte et la position de sectionnement, dans une phase qui ne nécessite pas une grande vitesse de déplacement. Ceci permet de minimiser le coût du dispositif d'accouplement. De même, le premier soufflet ne travaille qu'entre la position d'accouplement et la position de sectionnement, de sorte qu'il est possible de réaliser l'étanchéité entre le premier contact et l'enceinte à faible coût.

[0010] Préférentiellement, le premier contact et le deuxième contact en position de coupure sont sensiblement à égale distance et de part et d'autre d'un plan médian entre les deux plans géométriques délimitant l'espace inter-écrans. Le premier et le deuxième contacts ont alors des positions symétriques par rapport au plan médian.

[0011] Selon un mode de réalisation particulièrement simple, les moyens d'accouplement comprennent une butée, assurant un mouvement solidaire de l'enceinte et du deuxième contact lorsque le deuxième contact se déplace entre la position intermédiaire d'accouplement et la position de sectionnement. Alternativement, on peut prévoir un accouplement progressif, mettant en oeuvre une came par exemple, ou tout autres moyens assurant une transmission du mouvement à rapport de transmission variable.

[0012] Préférentiellement, l'appareillage comporte en outre un mécanisme d'entraînement du deuxième contact par rapport au support, pour déplacer brusquement le deuxième contact entre la position de contact et la position de coupure et pour déplacer lentement le deuxième contact entre la position de coupure et la position de sectionnement, le mécanisme d'entraînement étant monté sur le support. Le mécanisme permet un déplacement rapide du contact mobile sur la partie de la course où un mouvement rapide est requis, pour limiter la durée de vie d'un arc électrique entre les contacts. Dans les phases de déplacement entre position de coupure et position de sectionnement, le mouvement est plus lent, ce qui permet de limiter la puissance du mécanisme, mais surtout de préserver le premier soufflet de l'ampoule et l'accouplement. La fiabilité et la durée de vie de l'installation s'en trouvent accrues.

[0013] Avantageusement, le mécanisme d'entraînement impose un arrêt du deuxième contact dans la position de coupure, lorsque le deuxième contact passe de la position de contact à la position de sectionnement. Ainsi, même si l'arc électrique établi au moment de la séparation des contacts a une durée de vie longue, de l'ordre de 20 millisecondes, on est assuré que l'arc sera en tout cas éteint lorsque débutera la phase de sectionnement.

[0014] Avantageusement, le mécanisme d'entraînement comporte au moins un accumulateur d'énergie d'ouverture, le déplacement du deuxième contact de la position de contact à la position de coupure étant obtenu par décharge brusque de l'accumulateur d'énergie d'ouverture. L'accumulateur d'énergie assure une durée d'ouverture courte.

Lorsque le deuxième contact arrive en position de coupure, l'accumulateur est avantageusement complètement déchargé. Selon un mode de réalisation, l'accumulateur d'énergie d'ouverture comporte un ressort d'accumulation.

[0015] Avantageusement, le mécanisme d'entraînement comporte au moins un accumulateur d'énergie de fermeture, le déplacement du deuxième contact de la position de coupure à la position de contact étant obtenu par décharge brusque de l'accumulateur d'énergie de fermeture. L'accumulateur d'énergie assure une durée de fermeture courte, nécessaire pour autoriser les fermetures sur défaut électrique. Selon un mode de réalisation, l'accumulateur d'énergie de fermeture comporte un ressort d'accumulation.

L'accumulateur d'énergie d'ouverture et l'accumulateur d'énergie de fermeture peuvent être distincts, de manière à permettre par exemple des cycles fermeture-ouverture rapides.

Le mécanisme peut être étagé, la détente de l'accumulateur de fermeture assurant l'armement de l'accumulateur d'ouverture, pour assurer des cycles ouverture-fermetureouverture rapides. Un mécanisme de ce type est décrit par exemple dans le document EP

222 645. L'inverse est également envisageable, la décharge de l'accumulateur d'ouverture assurant l'armement de l'accumulateur de fermeture.

[0016] Alternativement, et selon un mode de réalisation particulièrement simple, le déplacement du deuxième contact de la position de coupure à la position de contact est obtenu par décharge brusque de l'accumulateur d'énergie d'ouverture. L'accumulateur d'énergie est alors bistable, et passe par un point mort haut correspondant à l'état chargé.

[0017] Avantageusement, le mécanisme d'entraînement comporte - un organe de manoeuvre et - un moyen d'embrayage de l'organe de manoeuvre pour assurer une liaison cinématique entre l'organe de manoeuvre et le deuxième contact permettant d'entraîner le deuxième contact entre la position de coupure et la position de sectionnement, le moyen d'embrayage étant débrayé lorsque le deuxième contact se trouve entre la position de coupure et la position de contact.

[0018] L'organe de manoeuvre peut être un simple levier ou une manivelle. Il peut être éventuellement motorisé, ou assisté par un moteur.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0019] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un appareillage selon l'invention, dans un état fermé, désarmé ; - la figure 2 représente l'appareillage de la figure 1, dans un état fermé, armé ; - la figure 3 représente l'appareillage de la figure 1, dans un état ouvert, désarmé ; - la figure 4 représente l'appareillage de la figure 1, dans un état ouvert, désarmé, avec indication de la manoeuvre préalable au passage dans un état sectionné ; - la figure 5 représente l'appareillage de la figure 1, dans un état intermédiaire transitoire entre l'état ouvert désarmé et un état sectionné ; - la figure 6 représente l'appareillage de la figure 1, dans l'état sectionné ; - la figure 7 représente l'appareillage de la figure 1, dans un état ouvert, désarmé, avec indication de la manoeuvre préalable au réarmement ; - la figure 8 représente l'appareillage de la figure 1, dans un état ouvert, armé.

- la figure 9 représente une ampoule sous vide de l'appareillage de la figure 1, en position de contact, correspondant aux états de l'appareillage représentés sur les figures
1 et 2 ; - la figure 10 représente l'ampoule sous vide en position de coupure, correspondant aux figures 3 et 4,7 et 8 ;

- la figure 11 représente l'ampoule sous vide en position intermédiaire transitoire entre la position de coupure et la position de sectionnement, correspondant à la figure 5 ; la figure 12 représente l'ampoule sous vide en position de sectionnement, correspondant à la figure 6.

DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0020] En référence aux figures 1 à 8, un interrupteur-sectionneur ou un disjoncteursectionneur haute tension 10 comporte au moins une ampoule sous vide 12 et son mécanisme d'entraînement 14, fixés à un châssis de support 16.

[0021] Les détails de l'ampoule sous vide 12 sont visibles sur les figures 9 à 12. Une enceinte à vide 18 est constituée par un corps cylindrique en céramique 20 en deux parties, définissant un axe géométrique de référence 22 situé dans le plan des figures, et refermé à ses extrémités par deux fonds métalliques 24,26. Chaque fond 24, resp. 26 est prolongé à l'intérieur de l'enceinte par un écran tubulaire métallique 28, resp. 30 formant une surface de révolution autour de l'axe géométrique de référence 22. L'extrémité libre de chaque écran 28, resp. 30 est conformée en bourrelet 32, resp. 34 et l'on peut définir un plan géométrique 36, resp. 38 tangent au bourrelet et perpendiculaire à l'axe géométrique. Les deux écrans 28,30 sont distants l'un de l'autre, et séparés par un espace inter-écrans 40 délimité par les plans tangents 36,38. Les plans tangents 36,38 sont équidistants d'un plan géométrique médian 42 de l'ampoule, également perpendiculaire à l'axe 22. L'espace inter-écrans est entouré par un écran métallique médian 44 à potentiel flottant essentiellement cylindrique. Cet écran médian 44 est situé radialement à l'extérieur des écrans 28,30, et a une hauteur permettant un recouvrement axial partiel avec les écrans 28, 30.

[0022] L'écran déflecteur 28 entoure une électrode fixe 50 constituée par un barreau métallique disposé le long de l'axe de référence 22, et portant à une extrémité située à l'intérieur de l'enceinte un contact fixe 52. L'électrode métallique 50 comporte une extrémité située à l'extérieur de l'enceinte, destinée à la fixation mécanique de l'ampoule par rapport au châssis 16 de l'appareillage et la liaison électrique entre l'électrode 50 et un circuit électrique extérieur. Un palier axial lisse 56 assure un guidage axial entre le fond 24

et l'électrode 50. Un soufflet métallique 58 assure une liaison déformable étanche entre le fond 24 et l'électrode 50.

[0023] L'écran déflecteur 30 entoure une électrode mobile 60 constituée, comme l'électrode fixe 50, par un barreau métallique disposé le long de l'axe de référence 22, et portant à une extrémité située à l'intérieur de l'enceinte un contact mobile 62. L'électrode métallique 60 comporte une extrémité située à l'extérieur de l'enceinte, destinée d'une part à la liaison électrique entre l'électrode 60 et un circuit électrique extérieur, et d'autre part à la liaison cinématique avec le mécanisme d'entraînement 14. Cette extrémité forme également un épaulement permettant le montage d'un disque d'accouplement 64 fixe en translation par rapport à l'électrode 60, et de préférence libre en rotation par rapport à l'électrode 60, de manière à ne pas lui transmettre de contraintes en torsion. Le disque 64 est muni d'un alésage 66 permettant le passage d'un goujon 68 soudé par une extrémité au fond 26 et portant à son extrémité libre une tête 70 formant butée axiale. Un ressort de compression 72 tend à écarter l'un de l'autre le disque 64 et le fond 26 de l'enceinte 18. Le disque 64, le goujon 68 et le ressort 72 forment ensemble un accouplement 74 entre l'enceinte 18 et l'électrode 60. Un palier axial lisse 76 assure un guidage axial entre le fond 26 et l'électrode 60. Un soufflet métallique 78 assure une liaison déformable étanche entre le fond et l'électrode.

[0024] Le mécanisme d'entraînement du disjoncteur se décompose en trois sous-ensembles interagissant les uns avec les autres : un sous-ensemble moteur 80 bistable, un sousensemble de transmission 82 et un sous-ensemble multifonctions de commande et de réarmement 84. Ces trois sous-ensembles ont un axe commun de rotation 86, fixe par rapport au support 16, perpendiculaire au plan des figures et coupant l'axe géométrique de référence 22.

[0025] Le sous-ensemble moteur 80 met en oeuvre un accumulateur d'énergie 88 télescopique à ressort de compression 90, articulé autour d'un pivot 92 fixe par rapport au support 16, ainsi qu'une fourchette 94 à deux branches 94A et 94B, pivotant autour de l'axe 86 et articulée à l'accumulateur 88 par l'intermédiaire d'un pivot 96. Le ressort 90 tend à déployer l'accumulateur télescopique de sorte que ce dernier oscille entre deux positions stables représentées respectivement sur les figures 1 d'une part et 3 à 7 de l'autre,

dans lesquelles l'accumulateur d'énergie 88 atteint une position d'extension maximale matérialisée par une butée 98 entre les éléments télescopiques.

[0026] Le sous-ensemble de transmission 82 est formé par un couple bielle 100, manivelle 102 prolongé par un accouplement axial télescopique de pression de contact 104 à ressort 106, qui assure la liaison avec l'électrode mobile 60. La manivelle 102 pivote autour de l'axe 86 et est solidaire d'un disque 108, muni d'un sabot 110 coopérant avec deux butées de fin de course 112,114 fixes par rapport au châssis 16 de l'appareillage. La manivelle 102 est reliée à la bielle 100 par l'intermédiaire d'un axe de transmission 116, dont le mouvement oscillant est limité par les branches 94A, 94B de la fourchette 94, qui font office de butées. La liaison télescopique 104 coulisse dans un palier axial 118 supporté par le châssis 16 et assurant le guidage en translation de la liaison télescopique 104 et de l'électrode mobile 60 le long de l'axe 22. Le ressort 104 de compression tend à déployer l'accouplement télescopique.

[0027] Le sous-ensemble multifonctions 84 de commande et de réarmement comporte un demi-disque 120 pivotant autour de l'axe 86, muni de deux butées 122,124 coopérant avec la fourchette 94, et pourvu d'un fourreau cylindrique 126 constituant un guidage axial pour un levier de manoeuvre 128 le long d'un axe 130. Le levier de manoeuvre 128 est muni d'une poignée 132 à l'une de ses extrémités, et d'un picot 134 à l'extrémité opposée, coopérant avec une gorge 136 pratiquée dans le sabot 110 solidaire du disque.

On décrit ci-après un cycle de fonctionnement de l'appareillage.

Dans l'état fermé, désarmé représenté sur les figures 1 et 9, l'appareillage permet de conduire le courant entre les électrodes 50,60 qui sont en position de contact. L'axe de transmission 116 de la liaison bielle manivelle 100,102 se trouve à gauche du plan défini par l'axe géométrique 22 et l'axe de rotation 86. Le ressort de pression de contact 106 est partiellement bandé et tend à entraîner l'axe 116 et le disque 108 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Toutefois, le sabot 110 repose sur la butée 112 qui empêche la rotation du disque 108. L'accumulateur d'énergie 88 est dans sa position d'extension maximale limitée par la butée 98. Le ressort d'accumulation d'énergie 90 est déchargé,

mais retient la fourchette 94 dans la position de la figure 1. Le mécanisme est dans un état stable.

[0030] Comme le montre la figure 9, les contacts 52,62 sont situés dans l'espace inter- écrans 40. On peut définir un plan de contact, perpendiculaire à l'axe, situé entre les plans frontaux 36,38 des deux écrans 28,30, plus proche de l'écran 28 de l'électrode fixe 50 que de l'écran 30 de l'électrode mobile.

[0031] Pour ouvrir l'appareillage, l'opérateur manoeuvre le levier de manoeuvre 128 dans le sens horaire jusqu'à la position représentée sur la figure 2. Dans sa rotation, le demi-disque 120 solidaire du levier 128, entraîne la fourchette 94 par l'intermédiaire de la butée 122, ce qui a pour effet de rétracter l'accumulateur télescopique 88 et de charger le ressort 90 de l'accumulateur 88. Dans les derniers degrés de rotation avant d'atteindre la position de la figure 2, la branche gauche 94A de la fourchette entre en contact avec l'axe de transmission 116 et commence à ramener la liaison bielle manivelle 100,102 vers son point mort haut dans l'alignement avec l'axe 22, en comprimant l'accouplement télescopique 104. La position de la figure 2 est une position doublement instable, puisqu'elle comporte d'une part un alignement instable de la liaison bielle manivelle 100,102 le long de l'axe de translation 22, et d'autre part un alignement de la bielle télescopique 88 avec l'axe de rotation 86 de la fourchette 94. Dès que le levier de manoeuvre 128 dépasse la position de la figure 2 dans le sens horaire, le ressort 90 de l'accumulateur d'énergie 88 se détend de manière impulsive, entraînant la fourchette 94 jusqu'à la position de la figure 3. La branche gauche 94A de la fourchette entraîne l'axe de transmission 116, et avec lui le sousensemble de transmission 82, qui provoque une translation de l'électrode mobile 60 jusqu'à la position de coupure représentée sur la figure 10. Dans cette position, les contacts 52,62 se trouvent encore dans l'espace inter-écrans, et sont approximativement à égale distance du plan médian 42. Si les électrodes 50,60 était traversées par un courant au moment de l'ouverture, un arc est né entre les contacts 52,62. La distance entre les contacts 52,62 dans la position de coupure de la figure 10 est suffisante pour provoquer l'extinction définitive de l'arc électrique. Dans la position de coupure, les contacts restent en saillie l'un vers l'autre par rapport aux écrans 28,30. On est ainsi assuré que l'arc

électrique ne migrera pas sur les écrans 28,30 et que l'état de surface des bourrelets 32,34 restera parfait.

[0032] L'état ouvert désarmé représenté sur les figures 3 et 10 est stable. Le ressort 90 de l'accumulateur d'énergie est déchargé, le ressort 106 de l'accouplement télescopique est également déchargé.

[0033] Il est possible d'écarter davantage l'un de l'autre les contacts, de manière à atteindre une position de sectionnement. Pour ce faire, il est nécessaire dans un premier temps d'accoupler le levier de manoeuvre 128 au disque 108 en tournant le levier autour de son axe longitudinal 130 comme indiqué par la flèche sur la figure 4, de manière à faire pénétrer le picot 134 dans la gorge 136. Dans un deuxième temps, il suffit de faire pivoter le levier de manoeuvre 128 dans le sens horaire autour de l'axe 86, pour entraîner le disque 108 et avec lui l'axe de transmission 116 de la position représentée sur la figure 4 à celle représentée sur la figure 6, en passant de manière fugitive par la position transitoire représentée sur la figure 5.

[0034] Entre les positions des figures 4 et 5, le sous-ensemble de transmission 82 entraîne exclusivement l'électrode mobile 60. L'enceinte 18 reste fixe par rapport à l'électrode fixe 50 et au châssis 16, car elle est rappelée par le ressort 72. En arrivant dans la position des figures 5 et 11, la tête 70 entre en butée contre le disque 64, formant un accouplement entre l'électrode mobile 60 et l'enceinte 18. Dans cette position, le contact mobile 62 se trouve en retrait par rapport au deuxième écran 30, à l'extérieur de l'espace inter-écrans 40. En poursuivant le pivotement du levier de manoeuvre 128 dans le sens horaire, on entraîne le mécanisme 14 jusqu'à une position de sectionnement représentée sur la figure 6 où le sabot 110 se trouve arrêté par la butée 114. Durant cette dernière partie de la course, le sousensemble de transmission 82 entraîne solidairement l'électrode 60 et l'enceinte 18, jusqu'à ce que soit atteinte la position de sectionnement représentée sur la figure 12. La position relative de l'électrode mobile 60 et du deuxième écran 30 reste donc inchangée par rapport à la position intermédiaire de la figure 11, et c'est l'ensemble de l'enceinte 18, y compris les écrans 28,30 et l'électrode mobile 60 qui se déplace à l'unisson par rapport à l'électrode fixe 50 solidaire du châssis 16 de l'appareillage. Dans la position de

sectionnement, le contact fixe 52 se retrouve en retrait par rapport au premier écran 28, à l'extérieur de l'espace inter-écrans 40.

[0035] Dans cette position, les contacts 52,62 sont plus éloignés l'un de l'autre que dans la position de coupure, ce qui permet de diminuer la contrainte diélectrique. Plus important, les contacts 52,62 sont de part et d'autre de l'espace inter-écrans 40, dans des zones protégées du point de vue diélectrique par les écrans 28,30 qui ont fonction de déflecteur de lignes de champ. Seuls les écrans 28,30 sont soumis à un champ élevé, ce qui ne pose pas de problème dans la mesure où leur état de surface a été préservé lors de la coupure.

[0036] La fermeture de l'appareil se fait également en deux étapes. Dans un premier temps, l'opérateur fait pivoter le levier de manoeuvre 128 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à atteindre l'état ouvert désarmé précédemment décrit. Il dégage alors le picot du sabot par un mouvement de rotation de la poignée comme indiqué par la flèche sur la figure 7, de manière à désaccoupler le levier de manoeuvre 128 et l'étage de transmission 82. La butée 124 du demi disque se trouve alors au contact de la fourchette 94. L'opérateur peut alors manoeuvrer de nouveau le levier 128 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'axe 86, pour passer de la position de la figure 7 à celle de la figure 8.

Durant ce mouvement, le sous-ensemble de transmission 82 n'est plus entraîné et reste immobile, alors que le sous-ensemble moteur est entraîné, provoquant la compression du ressort 90 de l'accumulateur d'énergie 88. La branche droite 94B de la fourchette se retrouve en appui contre l'axe de transmission 116 du sous-ensemble de transmission 82.

L'état ouvert armé de la figure 8 est instable, et dès que l'opérateur pivote le levier de manoeuvre 128 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre au-delà de la position représentée, l'alignement entre la fourchette 94 et l'accumulateur 88 se brise, provoquant la détente impulsionnelle du ressort 90 de l'accumulateur d'énergie 88 et le pivotement de la fourchette 94 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ramenant rapidement l'appareillage dans l'état fermé, désarmé de la figure 1, où le disque 108 se trouve arrêté par la butée 112.

[0037] La fermeture de l'ampoule est donc, comme l'ouverture, extrêmement rapide, ce qui permet d'éviter un endommagement des contacts lors de leur rapprochement si les pièces sont sous tension.

[0038] Naturellement, diverses modifications sont possibles.

[0039] Il peut être préférable que l'état armé du sous-ensemble moteur soit atteint avant que le sous-ensemble de transmission n'atteigne son point mort, de sorte que l'on soit assuré qu'au moment où le point mort haut est dépassé, l'accumulateur d'énergie a déjà entamé sa détente impulsive vers la position ouverte.

[0040] Le sous-ensemble de commande et de réarmement peut être motorisé, notamment dans les phases de réarmement du ressort de l'accumulateur d'énergie. Plus généralement, le mécanisme d'entraînement peut être de tout type assurant un déplacement rapide dans les phases d'ouverture et de fermeture, et un mouvement lent entre les positions d'ouverture et de sectionnement. De préférence, le mécanisme garantira une possibilité d'arrêt dans la position ouverte, ou tout au moins un temps d'arrêt, de manière à assurer l'extinction des arcs avant le déplacement vers la position de sectionnement.

[0041] Dans l'exemple de réalisation, l'écran 28 est au potentiel de l'électrode fixe 50 alors que l'écran 30 est au potentiel de l'électrode mobile 60. Toutefois, il est possible de prévoir une connexion électrique capacitive ou résistive entre chaque écran et l'électrode correspondante.

[0042] Naturellement, on pourra également prévoir une surcourse de mise à la terre de l'électrode mobile 60, au-delà de la position représentée sur la figure 6, ce qui revient à donner à l'électrode mobile une quatrième position indexée.

[0043] L'exemple de réalisation concerne la haute tension. L'invention est toutefois également applicable en basse tension.

[0044] Le support fixe 16 constitue un support de référence pour l'ampoule et le mécanisme. Toutefois, il peut être lui-même mobile par rapport à d'autres éléments de l'installation électrique dans laquelle est intégré l'appareillage. En particulier, il peut être constitué par un châssis d'un chariot roulant embrochable dans un jeu de barre.

Claims

- un deuxième contact (62) relié à l'enceinte (18) par un deuxième joint d'étanchéité déformable (78), le deuxième contact (62) étant en liaison électrique avec le deuxième écran (30) et mobile en translation par rapport au support (16) le long de l'axe géométrique de référence (22), entre une position de contact dans laquelle le deuxième contact (62) est en contact avec le premier contact (52), le premier et le deuxième contact se trouvant dans l'espace inter-écrans (40), et une position de sectionnement, en passant par une position de coupure dans laquelle le premier et le deuxième contacts sont encore dans l'espace inter-écrans (40) ; - des moyens d'accouplement (78) réalisant une liaison cinématique entre le deuxième contact (62) et l'enceinte (18) lorsque le deuxième contact (62) se trouve entre une position intermédiaire d'accouplement et la position de sectionnement, de telle sorte que lorsque le deuxième contact (62) se déplace entre la position intermédiaire d'accouplement et la position de sectionnement, il entraîne l'enceinte (18) en translation de long de l'axe de référence (22), et que lorsque le deuxième contact est en position de sectionnement, le premier

- une ampoule sous vide (12) comportant une enceinte étanche (18) renfermant : - un premier écran (28), fixe par rapport à l'enceinte (18), - un deuxième écran (30), fixe par rapport à l'enceinte (18), le premier écran (28) et le deuxième écran (30) étant séparés l'un de l'autre par un espace inter-écrans (40) délimité par deux plans géométriques (36,38) perpendiculaires à l'axe géométrique de référence (22) ; - un premier contact (52), fixe par rapport au support (16) et relié à l'enceinte (18) par un premier joint d'étanchéité déformable (58), le premier contact (52) étant en liaison électrique avec le premier écran (28) ;

REVENDICATIONS 1 - Appareillage électrique de coupure et de sectionnement (10) comportant : - un support fixe (16) définissant un axe géométrique de référence (22),

<Desc/Clms Page number 16>

contact (52) et le deuxième contact (62) sont situés hors de l'espace inter- écrans (40), de part et d'autre de l'espace inter-écrans (40), la position intermédiaire d'accouplement étant située entre la position de coupure et la position de sectionnement.
2-Appareillage électrique de coupure et de sectionnement selon la revendication 1, dans lequel le premier contact (52) et le deuxième contact (62) en position de coupure sont sensiblement à égale distance et de part et d'autre d'un plan médian (42) entre les deux plans géométriques délimitant l'espace inter-écrans.
3-Appareillage électrique de coupure et de sectionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'accouplement (74) comprennent une butée, assurant un mouvement solidaire de l'enceinte (18) et du deuxième contact (62) lorsque le deuxième contact se déplace entre la position intermédiaire d'accouplement et la position de sectionnement.
4-Appareillage électrique de coupure et de sectionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un mécanisme d'entraînement (14) du deuxième contact (62) par rapport au support (16), pour déplacer brusquement le deuxième contact (62) entre la position de contact et la position de coupure et pour déplacer lentement le deuxième contact (62) entre la position de coupure et la position de sectionnement, le mécanisme d'entraînement (14) étant monté sur le support (16).
5-Appareillage électrique de coupure et de sectionnement selon la revendication 4, dans lequel le mécanisme d'entraînement (14) impose un arrêt du deuxième contact dans la position de coupure, lorsque le deuxième contact passe de la position de contact à la position de sectionnement.
6-Appareillage électrique de coupure et de sectionnement selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel le mécanisme d'entraînement (14) comporte au moins un accumulateur d'énergie d'ouverture (88), le déplacement du deuxième

<Desc/Clms Page number 17>

contact (62) de la position de contact à la position de coupure étant obtenu par décharge brusque de l'accumulateur d'énergie d'ouverture (88).
7-Appareillage électrique de coupure et de sectionnement selon la revendication 6, dans lequel l'accumulateur d'énergie d'ouverture comporte un ressort d'accumulation (90).
8-Appareillage électrique de coupure et de sectionnement selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le mécanisme d'entraînement comporte au moins un accumulateur d'énergie de fermeture (88), le déplacement du deuxième contact (62) de la position de coupure à la position de contact étant obtenu par décharge brusque de l'accumulateur d'énergie de fermeture (88).
9-Appareillage électrique de coupure et de sectionnement selon la revendication 8, dans lequel l'accumulateur d'énergie de fermeture comporte un ressort d'accumulation (90).
10-Appareillage électrique de coupure et de sectionnement selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le déplacement du deuxième contact de la position de coupure à la position de contact est obtenu par décharge brusque de l'accumulateur d'énergie d'ouverture (88).
11-Appareillage électrique de coupure et de sectionnement selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, dans lequel le mécanisme d'entraînement comporte un organe de manoeuvre (128) et un moyen d'embrayage (134,136) de l'organe de manoeuvre pour assurer une liaison cinématique entre l'organe de manoeuvre (128) et le deuxième contact (62) permettant d'entraîner le deuxième contact (62) entre la position de coupure et la position de sectionnement, le moyen d'embrayage (134,136) étant débrayé lorsque le deuxième contact (62) se trouve entre la position de coupure et la position de contact.