EP3159907A1 - Disjoncteur à came pour moyennes et hautes tensions - Google Patents
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- EP3159907A1 EP3159907A1 EP15290266.4A EP15290266A EP3159907A1 EP 3159907 A1 EP3159907 A1 EP 3159907A1 EP 15290266 A EP15290266 A EP 15290266A EP 3159907 A1 EP3159907 A1 EP 3159907A1
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- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
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- H01H33/02—Details
- H01H2033/028—Details the cooperating contacts being both actuated simultaneously in opposite directions
Definitions
- the present invention relates to a cam circuit breaker adapted to medium and high voltages according to the preamble of claim 1.
- a function of the circuit-breaker or disconnector installations, in particular at high voltage, for example as GIS-type ( g as i nsultated s witchgear) or AIS ( a ir i nsulated s witchgear) metal-jack stations, is to be able to connect, but above all disconnect electrical connection elements, such as a dedicated male electrical connector to be inserted into or removed from a female electrical connector.
- a circuit breaker capable of mechanically connecting or disconnecting said connectors in the field of high voltage.
- FIG. figure 1 the operation of a circuit breaker known to those skilled in the art is illustrated in FIG. figure 1 and will assist in understanding the present invention.
- the single-track cam circuit breaker is shown in closed connection mode in Figure 1A that is, the first male electrical connector 6 'is inserted into the second female electrical connector 7' to create an arc contact and the second male electrical connector 7 is inserted into the first female electrical connector 6 to create a main electrical contact.
- the slider 8 is at one end of the curvilinear track 9 which is furthest from the axis. 2 and the moment of force M 0 exercisable by the first lever arm 4 by pulling on the point rotating coupling means 3 'has a first minimum value.
- the single-track cam 3 is positioned so as to have said spot rotating coupling means 3 'located at its furthest position from the first female electrical connector 6, whereas inversely the slider 8 is located at most near said first female electrical connector 6.
- the Figure 1B present said circuit breaker in an intermediate open connection mode (or closed connection) located between the closed connection mode and the open connection mode, i.e. when the moment of force Mo exerted by the end of the first arm 4 on the single-track cam 3 has a value within a range of maximum values between said first minimum value and a second minimum value and thus allows the single-track cam 3 to pivot under a high driving torque, said torque being exerted by the force Fr of traction exerted on the rotary coupling means 3 ', driving at the same time the slider 8 in displacement along the curvilinear track 9 so that the latter approaches the pivot axis 2 and at the same time causes the first male electrical connector 6 'out of said second female electrical connector 7' by actuation of said second arm 5.
- an intermediate open connection mode or closed connection
- the circuit breaker is configured so that the disconnect complete isation of the first female electrical connector 6 of the second male electrical connector 7 occurs before the complete disengagement of the first male electrical connector 6 'of the second female electrical connector 7', so that the latter creates a rupture of contact under electric arc channelized by said nozzle 10.
- the slider 8 is configured to slide in the curvilinear track 9 whose rounded curvilinear geometry or "L" round is adapted to minimize frictional forces of the slider with edges of said track.
- the figure 1C shows the breaker in open connection mode, in which the male and female connectors are all separated from each other, their separation being due to their mechanical interaction via the mono-track cam 3.
- the moment of force Mo exerrable by the end first arm 4 on the single-track cam is then equal to said second minimum value and the slider 8 reaches a final position at the other end of the curvilinear track 9, said other end being closest to the pivot axis 2.
- the circuit breaker described in figure 1 suffers from the following disadvantages: the ratio between, on the one hand, the disconnection speed of the second male electrical connector 7 and the first female electrical connector 6, and, on the other hand, the disconnection speed of the first male electrical connector 6 'and the second female electrical connector 7 'is approximately 1. This ratio close to 1 for the above-mentioned disconnection rates increases the arc-breaking time and therefore decreases the protective function of the circuit-breaker, which consequently takes longer to interrupt an electric current. incidents.
- An object of the present invention is to provide an effective circuit breaker allowing a ratio of the aforementioned disconnection speeds as high as possible, for example close to 2, in particular for a high voltage application, for example in the case of a circuit breaker or disconnector GIS-type metal casing post. Another object is to provide a circuit breaker requiring a small number of mechanical parts to optimize the masses of moving elements, and thus the disconnection rates.
- the present invention provides a cam circuit breaker comprising a single cam coupled to both a first electrical connector acting as a main contact and a first other electrical connector acting as an arcing contact to simultaneously move them at different speeds. thus making it possible to obtain different travel distances or distances as a function of time for said first electrical connector and said first other electrical connector, and to delay the contact break between firstly the first electrical connector and a second electrical connector also acting as the main contact, and the first other electrical connector and a second other electrical connector also acting as an arc contact, the connectors acting as arc contact last breaking their connection when opening the circuit breaker.
- the circuit breaker according to the invention is particularly suitable for medium and high voltages, and is in particular intended to supply electrical current to an electrical device, said circuit breaker being said to be "open”, or also “in open connection mode", when interrupts or cuts the current supplying said electrical device, and "closed”, or also “in closed connection mode” when it allows the power supply of said electrical device.
- a single device for setting in motion said first and first other electrical connector ie said cam, makes it possible respectively to move the first electrical connector and the first other electrical connector at different speeds relative to the 'base.
- the movement of said first electrical connector and the movement of said first other electrical connector are desynchronized with respect to each other.
- the rotation of the cam is in particular able to drive in motion non-simultaneously and at different speeds said first electrical connector and said first other electrical connector, one being driven in motion before the other by rotation of said cam.
- the rotation of said cam successively moves said first electrical connector and said first other electrical connector.
- the setting in motion of the first electrical connector and the setting in movement of the first other electrical connector by rotation of said cam are thus not simultaneous, but successive or consecutive to each other.
- the setting in motion and / or the movement speeds of the first electrical connector are thus independent of the setting in motion and / or speeds of displacement of the first other electrical connector during a rotation of said cam.
- FIGS. 1A-1C illustrate the operation of a circuit breaker of the prior art as previously described, said circuit breaker being in a closed connection mode ( Fig. 1A ), then intermediate ( Fig. 1B ) and finally open ( Fig. 1 C ).
- the present invention thus proposes to use a single cam 3 in order to create different displacement velocities as a function of time and optionally non-constant, for the first electrical connector 6 and the first other electrical connector 6 'when they are close to the base 1, and therefore move away from the moving part.
- the cam 3 according to the invention is a dual-track cam comprising a first track 9 serving to drive in motion the first other electrical connector 6 'and a second track 9' for driving in movement said first electrical connector 6, in such a way that the first other electrical connector 6 'and the first electrical connector 6 are driven in motion at different speeds as a function of time, for example by using different radii of curvature for the first and second tracks, said radii of curvature being measured with respect to the pivot axis 2, and varying for example between one end and the other for each of said first and second tracks.
- the first track 9 may comprise a first section characterized by a substantially constant radius and a second section characterized by a continually increasing radius until reaching a maximum value and the second track 9 'may comprise a first section characterized by a radius continuously decreasing to a minimum value and a second section characterized by a constant radius equal to said minimum value, a radius being generally defined for the first or second track as being the distance between a position at the center of the track according to its width and the pivot axis 2.
- a rotation of the cam 3 drives first moving the first electrical connector 6, then the first other electrical connector 6 'during a rotation of said cam 3 according to said first direction of rotation.
- the distance between each central position of said first track 9 according to its width (ie the middle of the first track according to its width) and the pivot axis 2, as well as the distance between each position. center of the second track 9 'according to its width (ie the middle of the second track according to its width) and the pivot axis 2 vary between one end and the other for each of said first and second tracks so that, during the rotation of said cam 3, the distance between the second slider 8 'and the pivot axis 2 and the distance between the first slider 8 and the pivot axis 2 as a function of an angle of rotation of said cam 3 are different and therefore generate different speeds of movement for said first electrical connector and first other electrical connector during the rotation of the cam 3.
- Said speeds of displacement at a time t, measurable for said first er electrical connector and first other electrical connector and resulting from the sliding of the first and second slider in respectively the first and second track during the rotation of the cam 3, are in particular different, and preferably not constant, for a sliding of the first and / or or respectively second slider in one or more of said sections of the first, respectively second, track.
- first track 9 and the second track 9 'are different and not centrally symmetrical with respect to the axis of pivot 2 makes it possible to obtain different strokes or displacements for the first and first other electrical connector as a function of time, ie as a function of an angle of rotation of the cam 3 over time.
- the drive of the first electrical connector 6 and the first other electrical connector 6 'by mechanical coupling to said cam 3 by respectively the first slider 8 configured to move along the first track 9 and the second slider 8' configured to move along the second track during the rotation of the cam 3 provides a displacement of the first other electrical connector 6 'towards the base 1 and as a function of time which is greater than the displacement of the first electrical connector 6 towards the base 1 for the same time.
- the figure 9 indeed has the displacement A of the first other electrical connector 6 'and the displacement B of the first electrical connector 6 as a function of the displacement C of the second electrical connector 7 and the time to switch from the closed connection mode to the open connection mode, said time to switch from closed connection mode to open connection mode being normalized to a unit of time.
- the curves thus represented are a percentage value of displacement of the second electrical connector as a function of a unit of time between 0 and 1.
- the displacements A and B are represented in percent of the displacement C.
- the names of the figures 2 , 4-8 has been inserted into the graph to show to when these figures represent the circuit breaker according to the invention during its passage of the closed connection mode represented by the figure 2 to the open connection mode represented by the figure 8 .
- the differences in displacements of the first electrical connector 6 and the first other electrical connector 6 'as observed in FIG. Fig. 9 result in particular from the shape of the first and second track each imposing for the same angular variation or rotation angle of the cam 3 a different displacement length of the first electrical connector 6 and the first other electrical connector 6 ', said displacement length imposed by the rotation of the cam 3 being a function of the distance between the slider (first slider for the first other electrical connector and respectively second slider for the first electrical connector) to the pivot axis 2 as a function of time, this distance being imposed by the curvilinear shape of the track, respectively first track for the first slider and second track for the second slider.
- the first slider 8 is therefore at a first end of the first track 9 and the second slider 8 'is at a first end of the second track 9', the first slider 8 being in particular further away from the base 1 than the second slider 8 ', but closer to the pivot axis 2 than said second slider 8'.
- the figures 2 , 4 and 5 show in chronological order the progressive disconnection of the first electrical connector 6 and the second electrical connector 7 by moving away from the second electrical connector 7 of the base 1. This distance drives the cam 3 in rotation according to said first direction of rotation by coupling said second electrical connector 7 with said cam 3, in particular by coupling of a nozzle fastener integral with a nozzle for channeling a current arc that can be generated during the separation of the first other electrical connector 6 'and the second other electrical connector 7 ', said nozzle 10 being itself secured to said second electrical connector 7.
- said first direction of rotation is the direction of rotation of the hands of a watch.
- the first track 9 and the second track 9 'of the cam 3 of the circuit breaker according to the invention and the coupling of said cam 3 with said first electrical connector 6 and said first other electrical connector 6' are configured to break the contact between the first electrical connector 6 and the second electrical connector 7 before breaking the contact between the first other electrical connector 6 'and the second other electrical connector 7'. In this way, any electric arc generated by the opening of the circuit breaker (ie its disconnection) can be channeled into said nozzle 10.
- the first track 9 is configured to allow an almost instantaneous removal of the first other electrical connector 6 'from the second other electrical connector 7' when the contact or connection between said first electrical connector 6 and said second electrical connector 7 has already been broken.
- This separation of the first other electrical connector 6 'and the second other electrical connector 7' creates a contact break under electric arc channeled by the nozzle 10.
- This almost instantaneous contact break is also illustrated in FIG. Fig. 9 by the displacement curve A. It is observed that the ratio between the displacement A of the first other electrical connector 6 'and the displacement B of the first electrical connector 6 takes at least a value greater than 2 over time.
- the second slider 8 ' is at a position closer to the pivot axis 2 compared to the position of the first slider 8.
- the figure 8 represents the circuit breaker according to the invention in open connection mode.
- the first and the second electrical connector respectively the first and second other electrical connector, are thus completely disengaged from one another.
Landscapes
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
Abstract
Description
- La présente invention concerne un disjoncteur à came adapté aux moyennes et hautes tensions selon le préambule de la revendication 1.
- Une fonction des installations de disjoncteur ou sectionneur, en particulier sous haute tension, par exemple comme des postes à enveloppe métallique de type GIS (gas insultated switchgear) ou AIS (air insulated switchgear), est de pouvoir connecter, mais surtout déconnecter des éléments de connexion électrique, tel qu'un connecteur électrique mâle dédié à être inséré dans ou retiré d'un connecteur électrique femelle. A ce titre, il est prévu un disjoncteur capable de connecter ou déconnecter mécaniquement lesdits connecteurs dans le domaine de la haute tension.
- Particulièrement en mode de connexion ouverte, il est requis d'atteindre une ouverture rapide et fiable entre le connecteur mâle et le connecteur femelle. A ce titre, le fonctionnement d'un disjoncteur connu de l'homme du métier est illustré en
figure 1 et aidera à la compréhension de la présente invention. - La
figure 1 présente ainsi un disjoncteur à came mono-piste comprenant : - une embase 1 de support comprenant un axe de pivot 2 autour duquel la came mono-piste 3 est capable de pivoter, ladite embase de support 1 supportant un premier connecteur électrique femelle 6 (usuellement appelé contact principal) et un premier connecteur électrique mâle 6' (usuellement appelé contact d'arc), le premier connecteur électrique femelle 6 étant destiné à contacter électriquement un second connecteur électrique mâle 7 et le premier connecteur électrique mâle 6 étant destiné à contacter électriquement un second connecteur électrique femelle 7' lorsque le disjoncteur est en mode de connexion fermée;
- un premier bras 4 configuré pour entraîner en rotation la came mono-piste 3, ledit premier bras 4 ayant une extrémité couplée à la came mono-piste 3 par un moyen de couplage rotatif ponctuel 3' distinct de l'axe de pivot 2 et l'autre extrémité couplée à une tuyère 10 solidaire du second connecteur électrique mâle 7 de façon à faire pivoter la came mono-piste 3 par rapport à l'embase autour de l'axe de pivot lors d'un retrait du second connecteur électrique mâle 7 hors du premier connecteur électrique femelle 6 pour réaliser le mode de connexion ouverte, ou inversement, lors de son insertion dans le premier connecteur électrique femelle 6 pour réaliser le mode de connexion fermée;
- un deuxième bras 5 configuré pour entraîner simultanément et à la même vitesse ledit premier connecteur électrique mâle 6' et ledit premier connecteur électrique femelle 6 selon un mouvement linéaire le long d'un axe longitudinal dudit deuxième bras 5, ledit deuxième bras 5 comprenant:
- o une première extrémité munie du premier connecteur électrique mâle 6' destiné à être inséré dans (en mode de connexion fermée) ou retiré du (en mode de connexion ouverte) second connecteur électrique femelle 7' ;
- o une deuxième extrémité entrainée par pivotement de la came mono-piste 3 au moyen d'un dispositif de couplage par coulissement, ledit dispositif de couplage comprenant un coulisseau 8 solidaire de la deuxième extrémité du deuxième bras 5 et coulissant dans une piste curviligne 9 de la came mono-piste 3 ; et
- o ledit deuxième bras 5 étant couplé audit premier connecteur électrique femelle 6 de façon à être solidaire avec ce dernier afin d'entraîner simultanément et à la même vitesse le premier connecteur électrique femelle 6 et le premier connecteur électrique mâle 6.
- Le disjoncteur à came mono-piste est présenté en mode de connexion fermée en
figure 1A , c'est-à-dire que le premier connecteur électrique mâle 6' est inséré dans le second connecteur électrique femelle 7' afin de créer un contact d'arc et le second connecteur électrique mâle 7 est inséré dans le premier connecteur électrique femelle 6 afin de créer un contact électrique principal. Lorsque le premier connecteur électrique mâle et le second connecteur électrique mâle sont insérés respectivement dans le second connecteur électrique femelle et premier connecteur électrique femelle, alors le coulisseau 8 se trouve à une extrémité de la piste curviligne 9 qui est la plus éloignée de l'axe de pivot 2 et le moment de force M0 exerçable par le premier bras de levier 4 par traction sur le moyen de couplage rotatif ponctuel 3' a une première valeur minimale. En d'autres termes, la came mono-piste 3 est positionnée de façon à avoir ledit moyen de couplage rotatif ponctuel 3' localisé à sa position la plus éloignée du premier connecteur électrique femelle 6, alors que inversement le coulisseau 8 est localisé au plus près dudit premier connecteur électrique femelle 6. - La
figure 1B présente ledit disjoncteur dans un mode de connexion ouverte (ou connexion fermée) intermédiaire situé entre le mode de connexion fermée et le mode de connexion ouverte, c'est-à-dire lorsque le moment de force Mo exercé par l'extrémité du premier bras 4 sur la came mono-piste 3 a une valeur comprise dans un intervalle de valeurs maximales situées entre ladite première valeur minimale et une seconde valeur minimale et permet ainsi à la came mono-piste 3 de pivoter sous un couple élevé d'entrainement, ledit couple étant exercé par la force Fr de traction exercée sur le moyen de couplage rotatif 3', entrainant au même moment le coulisseau 8 en déplacement le long de la piste curviligne 9 de façon à ce que ce dernier se rapproche de l'axe de pivot 2 et en même temps entraine le premier connecteur électrique mâle 6' hors dudit second connecteur électrique femelle 7' par actionnement dudit second bras 5. Le disjoncteur est configuré de façon à ce que la désolidarisation complète du premier connecteur électrique femelle 6 du second connecteur électrique mâle 7 se produise avant la désolidarisation complète du premier connecteur électrique mâle 6' du second connecteur électrique femelle 7', de façon à ce que cette dernière crée une rupture de contact sous arc électrique canalisé par ladite tuyère 10. Egalement, le coulisseau 8 est configuré pour glisser dans la piste curviligne 9 dont la géométrie curviligne en forme de crochet ou « L » arrondi est adaptée pour minimiser des efforts de frictions du coulisseau avec des bords de ladite piste. - La
figure 1C montre le disjoncteur en mode de connexion ouverte, dans lequel les connecteurs mâles et femelles sont tous séparés les uns des autres, leur séparation étant due à leur interaction mécanique via la came mono-piste 3. Le moment de force Mo exerçable par l'extrémité du premier bras 4 sur la came mono-piste est alors égal à ladite seconde valeur minimale et le coulisseau 8 atteint une position finale à l'autre extrémité de la piste curviligne 9, ladite autre extrémité étant la plus proche de l'axe de pivot 2. - En considérant les
figures 1A à 1C dans leur ordre inverse, il serait alors facile de comprendre le procédé opposé de (re)connexion des premiers et seconds connecteurs mâles/femelles précédemment décrits, i.e. le passage du mode de connexion ouverte au mode de connexion fermée. - Le disjoncteur décrit en
figure 1 souffre des désavantages suivants: le rapport entre, d'une part la vitesse de déconnexion du second connecteur électrique mâle 7 et du premier connecteur électrique femelle 6, et d'autre part, la vitesse de déconnexion du premier connecteur électrique mâle 6' et du second connecteur électrique femelle 7' vaut approximativement 1. Ce rapport proche de 1 pour les vitesses de déconnexion susmentionnées augmente la durée de coupure d'arc et donc diminue la fonction protectrice du disjoncteur qui met dès lors plus de temps pour interrompre un courant électrique en cas d'incidents. - Un but de la présente invention est de proposer un disjoncteur efficace permettant un rapport des vitesses de déconnexion susmentionnées le plus élevé possible, par exemple proche de 2, en particulier pour une application haute tension, par exemple dans le cas d'un disjoncteur ou sectionneur sous poste d'enveloppe métallique de type GIS. Un autre but est de proposer un disjoncteur requérant un faible nombre de pièces mécaniques permettant d'optimiser les masses des éléments en mouvement, et donc les vitesses de déconnexion.
- La présente invention propose un disjoncteur à came comprenant une unique came couplée à la fois à un premier connecteur électrique faisant office de contact principal et à un premier autre connecteur électrique faisant office de contact d'arc afin de les mouvoir simultanément à des vitesses différentes, permettant ainsi d'obtenir des courses ou distances de déplacement différentes en fonction du temps pour ledit premier connecteur électrique et ledit premier autre connecteur électrique, et permettant de différer la rupture de contact entre d'une part le premier connecteur électrique et un second connecteur électrique faisant également office de contact principal, et le premier autre connecteur électrique et un second autre connecteur électrique faisant également office de contact d'arc, les connecteurs faisant office de contact d'arc rompant en dernier leur connexion lors d'une ouverture du disjoncteur. Le disjoncteur selon l'invention est particulièrement adapté aux moyennes et hautes tensions, et est en particulier destiné à alimenter en courant électrique un dispositif électrique, ledit disjoncteur étant dit « ouvert », ou également « en mode de connexion ouverte », lorsqu'il interrompt ou coupe le courant alimentant ledit dispositif électrique, et « fermé », ou également « en mode de connexion fermée » lorsqu'il autorise l'alimentation en courant dudit dispositif électrique.
- L'invention concerne ainsi un disjoncteur à came comprenant :
- une came,
- une embase de support sur laquelle la came est montée rotative,
- un premier connecteur électrique et un premier autre connecteur électrique, ledit premier autre connecteur électrique étant entraînable en mouvement par rapport à ladite embase par rotation de la came,
- un second connecteur électrique connectable électriquement au premier connecteur électrique et un second autre connecteur électrique connectable électriquement audit premier autre connecteur électrique, ledit second connecteur électrique et ledit second autre connecteur électrique étant notamment solidaires l'un de l'autre,
- un couplage mécanique dudit second connecteur électrique à ladite came pour entraîner cette dernière en rotation lors de l'ouverture ou fermeture du disjoncteur,
caractérisé en ce que - ladite came est configurée pour entrainer en mouvement ledit premier connecteur électrique et ledit premier autre connecteur électrique à des vitesses différentes, en particulier au moins lors d'une perte de contact ou d'une mise en contact dudit premier autre connecteur électrique et dudit second autre connecteur électrique. Préférentiellement, ledit premier connecteur électrique est entraînable en mouvement par rapport à ladite embase par rotation de la came de manière désynchronisée par rapport audit premier autre connecteur électrique..
- Ainsi, selon la présente invention, un seul et même dispositif de mise en mouvement dudit premier et premier autre connecteur électrique, i.e. ladite came, permet de déplacer respectivement le premier connecteur électrique et le premier autre connecteur électrique à des vitesses différentes par rapport à l'embase. En particulier, le mouvement dudit premier connecteur électrique et le mouvement dudit premier autre connecteur électrique sont désynchronisés l'un par rapport à l'autre. En d'autres termes, selon la présente invention, la rotation de la came est en particulier apte à entrainer en mouvement de manière non simultanée et à des vitesses différentes ledit premier connecteur électrique et ledit premier autre connecteur électrique, l'un étant entraîner en mouvement avant l'autre par rotation de ladite came. En particulier, lors de l'ouverture du disjoncteur selon l'invention, la rotation de ladite came met successivement en mouvement ledit premier connecteur électrique et ledit premier autre connecteur électrique. La mise en mouvement du premier connecteur électrique et la mise en mouvement du premier autre connecteur électrique par rotation de ladite came sont donc non simultanées, mais successives ou consécutives l'une à l'autre. La mise en mouvement et/ou les vitesses de déplacement du premier connecteur électrique sont ainsi indépendantes de la mise en mouvement et/ou des vitesses de déplacement du premier autre connecteur électrique lors d'une rotation de ladite came.
- Afin de mieux comprendre la présente invention et de l'illustrer, un exemple de disjoncteur selon l'art antérieur et un exemple de réalisation d'un disjoncteur selon l'invention sont fournis à l'aide des figures suivantes:
- Figure 1 :
- disjoncteur selon l'art antérieur en mode de connexion fermée (
Fig. 1A ), intermédiaire (Fig. 1B ) et ouverte (Fig. 1C ). - Figure 2 :
- exemple de réalisation d'un disjoncteur selon l'invention, schématiquement représenté en mode de connexion fermée.
- Figure 3 :
- détail des mécanismes de couplage avec la came de la
Fig. 1 . - Figures 4-7 :
- illustrations du fonctionnement du disjoncteur selon l'invention lorsque ce dernier passe du mode de connexion fermée au mode de connexion ouverte.
- Figure 8 :
- disjoncteur selon l'invention en mode de connexion ouverte.
- Figure 9 :
- représentation graphique schématique du déplacement du premier autre connecteur électrique, du premier connecteur électrique et du second connecteur électrique en fonction du temps.
- Les
figures 1A-1C illustrent le fonctionnement d'un disjoncteur de l'art antérieur tel que précédemment décrit, ledit disjoncteur étant dans un mode de connexion fermée (Fig. 1A ), puis intermédiaire (Fig. 1B ) et finalement ouverte (Fig. 1C ). - Le disjoncteur selon l'invention est notamment illustré en
figures 2-8 selon un mode préférentiel de réalisation. Le disjoncteur à came selon l'invention comprend préférentiellement: - a) en particulier dans une première partie dite « partie semi-mobile » ou « pin side » (voir référence P_S en
Fig. 2 ou8 ):- une came 3;
- une embase 1 de support sur laquelle la came 3 est montée rotative, ladite embase 1 comprenant par exemple un axe de pivot 2 autour duquel la came 3 est capable de pivoter;
- un premier connecteur électrique 6 et un premier autre connecteur électrique 6', ledit premier autre connecteur électrique 6' et ledit premier connecteur électrique 6 étant chacun entraînable en mouvement, par exemple en mouvement de translation rectiligne, par rapport à ladite embase 1 par rotation de la came 3, ledit premier autre connecteur électrique 6' et ledit premier connecteur électrique 6 étant chacun notamment configuré pour se rapprocher de ladite embase 1 lors d'une rotation de la came 3 selon un premier sens de rotation et pour s'éloigner de ladite embase 1 lors d'une rotation de la came 3 selon un second sens de rotation, inverse audit premier sens de rotation. En particulier, le premier sens de rotation correspond à l'ouverture du disjoncteur (par exemple retrait du second connecteur électrique 7 hors dudit premier connecteur électrique 6 afin de rompre la connexion électrique), et le second sens de rotation correspond à la fermeture du disjoncteur (par exemple insertion du second connecteur électrique 7 dans le premier connecteur électrique 6 afin d'établir la connexion électrique). Préférentiellement, le premier connecteur électrique 6 est un premier connecteur électrique femelle et le premier autre connecteur électrique 6' est un premier connecteur électrique mâle. En particulier, le premier et le premier autre connecteur électrique sont chacun supporté par ladite embase 1 et montés par rapport à cette dernière de façon à être mobile par rapport à ladite embase 1, notamment selon ledit mouvement de translation rectiligne ;
- préférentiellement, un premier bras 4 ou bielle est configuré pour entraîner en rotation la came 3 autour dudit axe de pivot 2 lors d'une déconnexion (ouverture du disjoncteur) ou connexion (fermeture du disjoncteur) de la partie mobile avec la partie semi-mobile du disjoncteur, ledit premier bras 4 ayant par exemple une extrémité couplée à la came 3 par un moyen de couplage rotatif ponctuel 3', par exemple un pivot, distinct de l'axe de pivot 2 ;
- préférentiellement, un deuxième bras 5 ou bielle de commutation électrique par entraînement dudit premier autre connecteur électrique 6' selon un axe rectiligne confondu avec un axe longitudinal dudit premier autre connecteur électrique 6', ledit deuxième bras 5 étant en particulier configuré pour entraîner ledit premier autre connecteur électrique 6' selon un mouvement de translation rectiligne le long dudit axe longitudinal lors d'une rotation de la came 3, ledit premier autre connecteur électrique 6' étant par exemple en forme de tige et ledit mouvement rectiligne étant réalisé selon l'axe longitudinal de ladite tige formant ledit premier autre connecteur électrique 6', ledit deuxième bras 5 comprenant par exemple une première extrémité fixée rotative, par exemple au moyen d'un pivot, à une extrémité du premier autre connecteur électrique 6', et une deuxième extrémité fixée rotative, par exemple au moyen d'un pivot, à une première extrémité d'un troisième bras coudé 11 (voir détail en
Fig. 3 ), ledit troisième bras coudé 11 comprenant une seconde extrémité fixée rotative à ladite embase 1, par exemple au moyen d'un pivot 2', et un premier coulisseau 8 ou galet situé au niveau du coude dudit troisième bras coudé, entre sa première et sa seconde extrémité, ledit premier coulisseau 8 étant configuré pour coulisser dans la première piste 9 curviligne de la came 3 lorsque cette dernière entre en rotation ; - préférentiellement, un quatrième bras 12 de commutation électrique par entraînement dudit premier connecteur électrique 6 selon un axe longitudinal dudit quatrième bras 12, ledit quatrième bras étant ainsi configuré pour entraîner ledit premier connecteur électrique 6 en mouvement, notamment selon ledit mouvement de translation rectiligne, lors d'une rotation de la came 3, ledit quatrième bras 12 ayant en particulier une première extrémité solidaire du premier connecteur électrique 6 et une seconde extrémité couplée à la came 3 au moyen d'un dispositif de couplage par coulissement, ledit dispositif de couplage comprenant notamment un second coulisseau 8' ou galet solidaire de la seconde extrémité du quatrième bras 12 et coulissant dans la seconde piste 9' curviligne de la came 3 ;
- b) en particulier dans une seconde partie dite « partie mobile » ou « drive side » (voir référence D_S en
Fig. 2 ou8 ) :- ledit second connecteur électrique 7 connectable électriquement au premier connecteur électrique 6, notamment par contact avec ce dernier, et un second autre connecteur électrique 7' connectable électriquement audit premier autre connecteur électrique 6', notamment par contact avec ce dernier. Préférentiellement, le second connecteur électrique 7 est un second connecteur électrique mâle et le second autre connecteur électrique 7' est un second connecteur électrique femelle ;
- un couplage mécanique dudit second connecteur électrique 7 à ladite came 3 pour entraîner cette dernière en rotation, notamment selon ledit premier sens de rotation par rapport à ladite embase 1 lors d'une déconnexion dudit second connecteur électrique 7 et du premier connecteur électrique 6, et selon ledit second sens de rotation par rapport à ladite embase 1 lors d'une connexion dudit second connecteur électrique 7 et du premier connecteur électrique 6. En particulier, ledit second connecteur électrique 7 est couplé mécaniquement à l'autre extrémité dudit premier bras 4 de façon à ce qu'une déconnexion de la partie mobile et de la partie semi-mobile ou leur connexion, c'est-à-dire respectivement un éloignement des parties mobile et semi-mobile ou leur rapprochement jusqu'à connexion du premier connecteur électrique 6 avec le second connecteur électrique 7, entraîne ladite came 3 en rotation. Par exemple, ledit second connecteur électrique 7 est solidaire d'une tuyère 10 servant de guide pour le premier autre connecteur électrique 6', ladite tuyère étant par exemple configurée pour guider ladite tige, ladite tuyère ayant préférentiellement une de ses extrémités la plus éloignée du second connecteur électrique 7 fixée par une liaison pivot à ladite autre extrémité du premier bras 4 de façon à faire pivoter la came 3 par rapport à l'embase 1 autour de l'axe de pivot lors d'une déconnexion du second connecteur électrique 7 et du premier connecteur électrique 6 (par exemple lors du retrait du second connecteur électrique 7 hors du premier connecteur électrique 6) pour réaliser le mode de connexion ouverte, ou inversement, lors de sa connexion avec le premier connecteur électrique 6 (par exemple lors de son insertion dans le premier connecteur électrique 6) pour réaliser le mode de connexion fermée. Ainsi, le mode de connexion ouverte correspond à un circuit électrique ouvert dans lequel le courant ne circule plus entre la partie mobile et la partie semi-mobile, et le mode de connexion fermée correspond à un circuit électrique fermé dans lequel le courant passe entre la partie mobile et la partie semi-mobile ;
- La présente invention propose ainsi d'utiliser une unique came 3 afin de créer des vitesses de déplacement différentes en fonction du temps et optionnellement non-constantes, pour le premier connecteur électrique 6 et le premier autre connecteur électrique 6' lorsque ces derniers se rapprochent de l'embase 1, et donc s'éloignent de la partie mobile. Préférentiellement, la came 3 selon l'invention est une came bi-piste comprenant une première piste 9 servant à entraîner en mouvement le premier autre connecteur électrique 6' et une seconde piste 9' servant à entraîner en mouvement ledit premier connecteur électrique 6, de façon à ce que le premier autre connecteur électrique 6' et le premier connecteur électrique 6 soient entraînés en mouvement à des vitesses différentes en fonction du temps, par exemple en utilisant des rayons de courbures différents pour la première et seconde piste, lesdits rayons de courbures étant mesurés par rapport à l'axe de pivot 2, et variant par exemple entre une extrémité et l'autre pour chacune desdites première et seconde pistes. Par exemple, la première piste 9 peut comprendre une première section caractérisée par un rayon substantiellement constant et une deuxième section caractérisée par un rayon continuellement croissant jusqu'à atteindre une valeur maximale et la seconde piste 9' peut comprendre une première section caractérisée par un rayon décroissant continuellement jusqu'à atteindre une valeur minimale et une seconde section caractérisée par un rayon constant égale à ladite valeur minimale, un rayon étant défini de manière générale pour la première ou seconde piste comme étant la distance entre une position au centre de la piste selon sa largeur et l'axe de pivot 2. De cette façon, une rotation de la came 3 entraîne en mouvement d'abord le premier connecteur électrique 6, puis le premier autre connecteur électrique 6' lors d'une rotation de ladite came 3 selon ledit premier sens de rotation. Ainsi, selon la présente invention et préférentiellement, la distance entre chaque position centrale de ladite première piste 9 selon sa largeur (i.e. le milieu de la première piste selon sa largeur) et l'axe de pivot 2, ainsi que la distance entre chaque position centrale de la seconde piste 9' selon sa largeur (i.e. le milieu de la seconde piste selon sa largeur) et l'axe de pivot 2 varient entre une extrémité et l'autre pour chacune desdites première et seconde pistes de façon à ce que, lors de la rotation de ladite came 3, la distance entre le second coulisseau 8' et l'axe de pivot 2 et la distance entre le premier coulisseau 8 et l'axe de pivot 2 en fonction d'un angle de rotation de ladite came 3 soient différentes et engendrent dès lors des vitesses de déplacement différentes pour lesdits premier connecteur électrique et premier autre connecteur électrique lors de la rotation de la came 3. Lesdites vitesses de déplacement à un instant t, mesurables pour ledit premier connecteur électrique et premier autre connecteur électrique et résultant du coulissement du premier et second coulisseau dans respectivement la première et seconde piste lors de la rotation de la came 3, sont en particulier différentes, et préférentiellement non constantes, pour un coulissement dudit premier et/ou respectivement second coulisseau dans une ou plusieurs desdites sections de la première, respectivement seconde, piste.. Ainsi et notamment, le fait que la première piste 9 et la seconde piste 9' soient différentes et non symétriques centralement par rapport à l'axe de pivot 2 permet d'obtenir des courses ou déplacements différents pour le premier et premier autre connecteur électrique en fonction du temps, i.e. en fonction d'un angle de rotation de la came 3 au cours du temps.
- En particulier, l'entrainement du premier connecteur électrique 6 et du premier autre connecteur électrique 6' par couplage mécanique à ladite came 3 au moyen respectivement du premier coulisseau 8 configuré pour se déplacer le long de la première piste 9 et du second coulisseau 8' configuré pour se déplacer le long de la seconde piste lors de la rotation de la came 3 permet d'obtenir un déplacement du premier autre connecteur électrique 6' en direction de l'embase 1 et en fonction du temps qui soit supérieur au déplacement du premier connecteur électrique 6 en direction de l'embase 1 pour un même temps.
- Nous allons maintenant présenter de manière plus détaillée ce fonctionnement du disjoncteur selon l'invention au moyen des
figures 2 à 8 en relation avec le graphique présenté enfigure 9 , le disjoncteur présenté enfigures 1 et2 étant identique au disjoncteur présenté enfigures 2 à 8 , les signes de références, omis pour raison de clarté, s'appliquent de manière identique. - La
figure 9 présente en effet le déplacement A du premier autre connecteur électrique 6' et le déplacement B du premier connecteur électrique 6 en fonction du déplacement C du second connecteur électrique 7 et du temps pour passer du mode de connexion fermée au mode de connexion ouverte, ledit temps pour passer du mode de connexion fermée au mode de connexion ouverte étant normalisé à une unité de temps. Les courbes ainsi représentées sont une valeur en pourcent de déplacement du second connecteur électrique en fonction d'une unité de temps entre 0 et 1. Autrement dit, les déplacements A et B sont représentés en pourcent du déplacement C. Le nom desfigures 2 ,4-8 a été inséré dans le graphique pour montrer à quel moment ces figures représentent le disjoncteur selon l'invention lors de son passage du mode de connexion fermée représenté par lafigure 2 au mode de connexion ouverte représenté par lafigure 8 . Les différences des déplacements du premier connecteur électrique 6 et du premier autre connecteur électrique 6' telles qu'observées enFig. 9 résultent en particulier de la forme de la première et seconde piste imposant chacune pour la même variation angulaire ou angle de rotation de la came 3 une longueur de déplacement différente du premier connecteur électrique 6 et du premier autre connecteur électrique 6', ladite longueur de déplacement imposée par la rotation de la came 3 étant une fonction de la distance séparant le coulisseau (premier coulisseau pour le premier autre connecteur électrique et respectivement second coulisseau pour le premier connecteur électrique) à l'axe pivot 2 en fonction du temps, cette distance étant imposée par la forme curviligne de la piste, respectivement première piste pour le premier coulisseau et seconde piste pour le second coulisseau. - Le disjoncteur à came selon l'invention tel que présenté en
figure 2 est en mode de connexion fermée, i.e. le second connecteur électrique 7 est inséré dans le premier connecteur électrique 6 et le premier autre connecteur électrique 6' est inséré dans le second autre connecteur électrique 7' (temps = 0 et déplacement = 0 enFig. 9 ). Le premier coulisseau 8 se trouve dès lors à une première extrémité de la première piste 9 et le second coulisseau 8' se trouve à une première extrémité de la seconde piste 9', le premier coulisseau 8 étant en particulier plus éloigné de l'embase 1 que le second coulisseau 8', mais plus proche de l'axe de pivot 2 que ledit second coulisseau 8'. - Les
figures 2 ,4 et 5 montrent dans l'ordre chronologique la déconnexion progressive du premier connecteur électrique 6 et du second connecteur électrique 7 par éloignement du second connecteur électrique 7 de l'embase 1. Cet éloignement entraîne la came 3 en rotation selon ledit premier sens de rotation par couplage dudit second connecteur électrique 7 avec ladite came 3, en particulier par couplage d'un attache tuyère solidaire d'une tuyère servant à canaliser un arc de courant susceptible d'être généré lors de la séparation du premier autre connecteur électrique 6' et du second autre connecteur électrique 7', ladite tuyère 10 étant elle-même solidaire dudit second connecteur électrique 7. Selon un mode préféré de réalisation, ledit premier sens de rotation est le sens de rotation des aiguilles d'une montre. Ainsi qu'observé enfigure 5 , la première piste 9 et la seconde piste 9' de la came 3 du disjoncteur selon l'invention et le couplage de ladite came 3 avec ledit premier connecteur électrique 6 et ledit premier autre connecteur électrique 6' sont configurés pour rompre le contact entre le premier connecteur électrique 6 et le second connecteur électrique 7 avant rupture du contact entre le premier autre connecteur électrique 6' et le second autre connecteur électrique 7'. De cette façon, tout arc électrique généré par l'ouverture du disjoncteur (i.e. sa déconnexion) pourra être canalisé dans ladite tuyère 10. - En effet, ainsi qu'illustré en
figure 6 , la première piste 9 est configurée pour permettre un retrait quasi instantané du premier autre connecteur électrique 6' hors du second autre connecteur électrique 7' lorsque le contact ou connexion entre ledit premier connecteur électrique 6 et ledit second connecteur électrique 7 a déjà été rompu. Cette désolidarisation du premier autre connecteur électrique 6' et du second autre connecteur électrique 7' crée une rupture de contact sous arc électrique canalisée par la tuyère 10. Cette rupture de contact quasi instantanée est également illustrée enFig. 9 par la courbe de déplacement A. On observe que le rapport entre le déplacement A du premier autre connecteur électrique 6' et le déplacement B du premier connecteur électrique 6 prend au moins une valeur supérieure à 2 au cours du temps. Après retrait du premier autre connecteur électrique 6' hors dudit second autre connecteur électrique 7', le second coulisseau 8' se trouve à une position plus rapprochée de l'axe de pivot 2 comparé à la position du premier coulisseau 8. Etant donné cela, et ainsi qu'illustré enfigures 7 à 8 , avant d'atteindre le mode de connexion ouverte représenté enFig. 8 , le premier autre connecteur électrique 6' devient quasi immobile malgré la poursuite de la rotation de la came 3 (en effet, le déplacement mesurable entre lafigure 6 et lafigure 8 est quasi nul) pendant que le premier connecteur électrique 6 continue quant à lui de se déplacer jusqu'à ce que le mode de connexion ouverte soit atteint (cf.Fig. 8 ). - La
figure 8 représente le disjoncteur selon l'invention en mode de connexion ouverte. Le premier et le second connecteur électrique, respectivement le premier et second autre connecteur électrique, sont ainsi complétement désolidarisé l'un de l'autre. Le premier coulisseau 8 et le second coulisseau 8' se trouvent alors chacun à l'autre extrémité de leur piste respective, le second coulisseau 8' jouxtant en particulier l'axe de pivot 2, et étant plus rapproché de ce dernier que le premier coulisseau 8.
Claims (7)
- Disjoncteur à came comprenant :- une came (3),- une embase (1) de support sur laquelle la came (3) est montée rotative,- un premier connecteur électrique (6) et un premier autre connecteur électrique (6'), ledit premier autre connecteur électrique (6') étant entraînable en mouvement par rapport à ladite embase (1) par rotation de la came (3),- un second connecteur électrique (7) connectable électriquement au premier connecteur électrique (6) et un second autre connecteur électrique (7') connectable électriquement audit premier autre connecteur électrique (6'),- un couplage mécanique dudit second connecteur électrique (7) à ladite came (3) pour entraîner cette dernière en rotation,
caractérisé en ce que- ladite came (3) est configurée pour entrainer en mouvement ledit premier connecteur électrique (6) et ledit premier autre connecteur électrique (6') à des vitesses de déplacement différentes lors de sa rotation. - Disjoncteur à came selon revendication 1, pour lequel ledit premier connecteur électrique (6) est entraînable en mouvement par rapport à ladite embase (1) par rotation de la came (3) de manière désynchronisée par rapport audit premier autre connecteur électrique (6').
- Disjoncteur à came selon revendication 1 ou 2, pour lequel ledit premier connecteur électrique (6) et ledit premier autre connecteur électrique (6') sont couplés à ladite came (3) de façon à se rapprocher de ladite embase (1) et simultanément s'éloigner dudit second connecteur électrique (7) lors d'une rotation de la came (3) selon un premier sens de rotation, et à s'éloigner de ladite embase (1) et simultanément se rapprocher dudit second connecteur électrique (7) lors d'une rotation de la came (3) selon un second sens de rotation inverse audit premier sens de rotation.
- Disjoncteur à came selon une des revendications 1 à 3, pour lequel le couplage de ladite came (3) avec ledit premier connecteur électrique (6) et ledit premier autre connecteur électrique (6') est configuré pour rompre le contact entre le premier connecteur électrique (6) et le second connecteur électrique (7) avant une rupture du contact entre le premier autre connecteur électrique (6') et le second autre connecteur électrique (7'), la vitesse de déplacement du premier autre connecteur électrique (6') étant supérieure à la vitesse de déplacement du premier connecteur électrique (6) lors de la rupture de contact électrique entre ledit premier autre connecteur électrique (6') et ledit second autre connecteur électrique, (7').
- Disjoncteur à came selon une des revendications 1 à 4, pour lequel la came (3) est une came bi-piste comprenant une première piste (9) servant à entraîner en mouvement le premier autre connecteur électrique (6') et une seconde piste (9') servant à entraîner en mouvement ledit premier connecteur électrique (6).
- Disjoncteur à came selon une des revendications 1 à 5, pour lequel la vitesse de déplacement dudit premier autre connecteur électrique (6') est initialement et temporairement supérieure à la vitesse de déplacement dudit premier connecteur électrique (6) lors d'une rotation de la came (3) selon ledit premier sens de rotation correspondant à une ouverture du disjoncteur.
- Disjoncteur à came selon une des revendications 1 à 6, pour lequel les vitesses de déplacement dudit premier connecteur (6) et dudit premier autre connecteur (6') sont simultanément des vitesses non-constantes différentes lors de la rotation de la came (3) en fonction du temps.
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