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Comrnutateur pour sectionneur à cing pôles à usage d'inverseur de phases
L'invention concerne les sectionneurs de courant comprenant plusieurs
commutateurs électriques et notamment les sectionneurs à cinq commutateurs
utilisés comme inverseurs de phases dans un système triphasé, par exemple
pour des groupes de pompage où l'alternateur devient moteur afin d'obtenir
l'inversion du sens de rotation de la machine tournante.
La figure 1 montre de façon très schématique un tel sectionneur
inverseur de phases comportant cinq commutateurs C1 à C5. II est branché
entre trois entrées de phases indiquées respectivement par A,B,C et trois
sorties
de phases indiquées respectivement par A',B',C'. Chaque commutateur
comprend un premier contact fixe 1 et un second contact 2 qui coopère avec le
premier contact. Le second contact 2 est mobile pour occuper une première
position selon lequel il est relié électriquement au contact fixe (voir les
commutateurs C2,C3,C4) et une seconde position selon laquelle il est séparé du
contact fixe (voir les commutateurs C1 et C5).
Comme visible sur la figure 1, les contacts mobiles 2 des commutateurs
C1 et C.4 sont reliés électriquement à l'entrée de phase C, les contacts
mobiles 2
des commutateurs C2 et C5 sont reliés électriquement à l'entrée de phase A et
le contact mobile 2 du commutateur C3 est relié à l'entrée de phase B. Par
ailleurs, les contacts fixes 1 des commutateurs C1 et C2 sont reliés
électriquement à la sortie de phase A', les contacts fixes 1 des commutateurs
C4
et C5 sont reliés électriquement à la sortie de phase C' et le contact fixe 1
du
commutateur C3 est relié électriquement à la sortie de phase B'.
Le fonctionnement de ce sectionneur à usage d'inverseur de phases est
résumé dans le tableau de la figure 2. Selon une première position E1 du
sectionneur, les commutateurs C1 et C5 sont ouverts (ces commutateurs étant
dans la position indiquée par O) et les commutateurs C2 à C4 sont fermés (ces
commutateurs étant dans la position indiquée par F). Selon cette position,
l'entrée de phase A est reliée électriquement à la sortie de phase A',
l'entrée de
phase B est reliée électriquement à la sortie de phase B' et l'entrée de phase
C
est reliée électriquement à la sortie de phase C'. Selon une seconde position
EO
du sectionneur, les commutateurs C1 à C5 sont tous ouverts. Selon cette
position, les entrées du sectionneur sont toutes séparées de ses sorties.
Selon
enfin une troisième position E2 du sectionneur, les commutateurs C1,C3 et C5
sont fermés et les commutateurs C2 et C4 sont ouverts. Selon cette position,
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l'entrée de phase C est reliée électriquement à la sortie de phase A',
l'entrée de
phase B est reliée électriquement à la sortie de phase B' et l'entrée de phase
A
est reliée électriquement à la sortie de phase C'. II en résulte une inversion
des
phases A et C en sortie du sectionneur par rapport à la position E1 du
sectionneur.
D'une façon générale, ce sectionneur est prévu pour passer de la
position E 1 à la position E2 (ou inversement) en passant nécessairement par
la
position E0, les autres possibilités de connexion entre les entrées et les
sorties
du sectionneur étant interdites.
Le but de l'invention est de proposer un agencement de commutateur
pour un tel sectionneur à usage d'inverseur de phases dans lequel les
commutateurs sont commandés par une commande unique tout en évitant les
possibilités de, connexion interdites.
La présente invention vise un commutateur électrique
comprenant:
- cinq commutateurs électriques (C1 à C5), comportant chacun un premier
contact fixe (1 ) et un second contact mobile (2) coopérant avec le contact
fixe, ce second contact (2) étant agencé pour se déplacer par un
mouvement en translation selon une direction longitudinale (3) entre une
première position (F) dans laquelle il est relié au contact fixe et une
seconde position (O) dans laquelle il est séparé du contact fixe, le
déplacement du second contact étant assuré par le jeu d'une paire de
leviers (L1 ,L2) articulés entre eux en rotation, une extrémité du premier
levier (L1 ) étant reliée au second contact par l'intermédiaire d'un axe (A1
de rotation mobile en translation selon ladite direction longitudinale, une
extrémité du second levier (L2) étant montée en rotation sur un axe (A3)
fixe par rapport au premier contact,
- une commande à trois positions (4), et
- un système d'embiellage (5) reliant le second levier (L2) de chaque
commutateur à la commande à trois positions (4), comprenant des
troisièmes leviers (L3, L4) solidaires respectivement en rotation des
seconds leviers (L2) et un ensemble de bielles de commande (L5)
articulées en rotation aux troisièmes leviers (L3, L4) et reliées entre elles
les unes à la suite des autres, l'une de ces bielles étant reliée à la
commande à trois positions (4) par l'intermédiaire d'un quatrième levier
(L6),
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caractérisé en ce que pour une première position du système d'embiellage,
les contacts mobiles (2) des cinq commutateurs sont tous séparés des
contacts fixes (1 ), pour une seconde position du système d'embiellage, les
contacts mobiles (2) de deux commutateurs électriques (C1, C5) sont
séparés de leurs contacts fixes (1 ) respectifs et les contacts mobiles (2)
des trois autres commutateurs électriques (C2, C3, C4) sont reliés à leurs
contacts fixes (1 ) respectifs, et pour une troisième position du système
d'embiellage, les contacts mobiles (2) de ces deux premiers commutateurs
électriques (CI ,C5) et le contact mobile (2) d'un (C3) des trois autres
commutateurs électriques sont reliés à leurs contacts fixes (1 ) respectifs
1o tandis que les contacts mobiles (2) des deux autres commutateurs
électriques (C2, C4) sont séparés de leurs contacts fixes (1 ) respectifs.
Comme cela apparaîtra par la suite, un tel agencement de commutateur
permet de concevoir un sectionneur à cinq commutateurs fonctionnant comme
inverseur de phases avec une seule commande à trois positions et un système
d'embiellage reliant les seconds leviers des commutateurs à la commande, par
un choix judicieux du rapport entre la cinématique d'embiellage et la
cinématique
interne des commutateurs électriques.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore mieux à la
lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation de l'invention
en
relation avec les dessins.
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La figure 1 est une représentation très schématique d'un sectionneur
comportant cinq commutateurs et servant comme inverseur de phases.
La figure 2 résume sous la forme d'un tableau, le fonctionnement d'un tel
sectionneur inverseur de phases.
La figure 3 montre de manière schématique un sectionneur à cinq
commutateurs selon l'invention dans une première position correspondant à la
position E1 du tableau de la figure 2.
La figure 4 montre le sectionneur de la figure 3 dans une seconde
position correspondant à la position EO du tableau de la figure 2.
La figure 5 montre le sectionneur de la figure 3 dans une troisième
position correspondant à la position E2 du tableau de la figure 2.
La figure 3 montre de façon schématique cinq commutateurs C1 à C5
selon l'invention qui font partie d'un sectionneur dit pentapolaire serrant
comme
inverseur de phases, analogue à celui montré sur la figure 1, les entrées et
les
sorties correspondant aux phases A à C et A' à C' n'étant toutefois pas
représentées.
Chaque commutateur tel que C1 comprend un contact 1 fixe et un
contact 2 qui est mobile pour occuper une première position selon laquelle il
est
relié au contact fixe 1 (position de fermeture F du commutateur) et une
seconde
position selon laquelle il est séparé du contact fixe 1 (position d'ouverture
O du
commutateur).
Le contact mobile 2 se déplace entre ces deux positions par un
mouvennent en translation suivant une direction de déplâcement longitudinale
indiquéE~ par 3.
Le déplacement en translation suivant la direction 3 du contact mobile 2
est assuré par le jeu d'une paire de leviers L1 et L2. Plus particulièrement,
le
levier L'1 a une extrémité qui est reliée au contact 2 par l'intermédiaire
d'un axe
A1 de rotation mobile en translation selon la direction longitudinale 3. Les
leviers
L1 et L;? sont articulés entre eux en rotation autour d'un axe A2. Le levier
L2 a
une extrémité qui est montée à rotation sur un axe A3 fixe par rapport au
contact
1. Ainsi.. le déplacement angulaire relatif entre les leviers L1 et L2 est
transformé
en un cléplacement en translation du contact mobile 2, le choix de la longueur
des leviers L1 et L2 et du déplacement angulaire relatif entre ces deux
leviers
permettant de régler la course du contact mobile.
Figures 3 à 5, un sectionneur selon l'invention à cinq commutateurs
électriques servant d'inverseur de phases comprend une commande unique à
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tire-pousse à trois positions 4 reliée mécaniquement aux commutateurs par
l'intermédiaire d'un système d'embiellage 5.
La commande à trois positions 4 est ici un moteur électrique dont le rotor
A4 sert d'organe de transmission de mouvement au système d'embiellage.
Le système d'embiellage 5 comprend, pour chaque commutateur
C1,C2,(~4 et C5, un levier L3 solidaire en rotation du levier L2 de chaque
commutateur et pour le commutateur C3 un levier L4 solidaire en rotation du
levier L,2 de ce commutateur.
II comprend encore un ensemble de bielles de commande L5 articulées
en rotation les unes à la suite des autres et aux leviers L3 et L4. Une de ces
bielles I_5 est reliée à la commande 4 par l'intermédiaire d'un levier L6
solidaire
du rotor A4 de la commande 4.
Le fonctionnement du système d'embiellage 5 est le suivant. Quand le
rotor A4 de la commande 4 tourne d'un certain angle, le levier L6 déplace en
translatüon la bielle de commande L5 à laquelle il est relié. Le déplacement
de ce
levier L5 est transformé en un déplacement angulaire du levier L3 associé au
commutateur C5. II en résulte un déplacement angulaire du levier L2 solidaire
de
ce levier L3 et donc un déplacement en translation du contact mobile 2 du
commuitateur C5. Par ailleurs, le déplacement en translation de cette bielle
de
commande L5 provoque le déplacement en translation de la bielle de commande
L5 associée au commutateur C4, entrainant le déplacement en translation du
contact mobile 2 de ce commutateur C4, et ainsi de suite pour les autres
commui,ateurs C3 à C1. Ainsi, le déplacement en translation des bielles de
commande L5 est transformé par les leviers L3 et L4 en un déplacement
angulaire des leviers L1 et L2 de chaque commutateur C1 à C5 qui se
transforme à son tour en un déplacement en translation des contacts mobiles 2
des commutateurs C1 à C5.
L'obtention des positions E1,EO,E2 du sectionneur conformément au
tableau de la figure 2 repose sur le rapport de la cinématique d'embiellage et
la
cinématique interne des commutateurs, les longueurs des bielles de commande
L5 n'ayant pas d'influence sur le fonctionnement du sectionneur.
Plus particulièrement, pour réaliser la succession des positions fermées
et ouvertes, d'une part des commutateurs C1, C2, C4, et C5, et d'autre part,
du
commul:ateur C3, les leviers L1 et L2 ce chaque commutateur étant identiques,
il
faut quE~, lors d'un changement de position du sectionneur, par exemple lors
du
changement de la position E1 à la position E0, le levier L2 des commutateurs
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C1, C2, C4 et C5 tourne d'un angle a et que le levier L2 du commutateur C3
tourne simultanément d'un angle j3 tel que (i vérifie la relation 3a = 2~i.
Ceci est
obtenu simplement par une construction des leviers L3 et L4 telle que la
longueur I du levier L4 et la longueur L d'un levier L3 vérifient la relation
suivante : L*sinus(a) = I*sinus(p), c'est-à-dire que L est supérieure à I.
Figure 4, le sectionneur est montré dans sa position EO du tableau de la
figure ,?. Dans cette position, on voit que tous les contacts mobiles 2 des
commutateurs sont séparés des contacts fixes 1. Les leviers L3 et L4 sont ici
parallèles entre eux. Les commutateurs C1 et C5 ont leurs leviers L1 et L2 qui
occupent une première position angulaire identique. Les leviers L1 et L2 des
commutateurs C2 et C4 occupent une seconde position angulaire identique. Les
leviers L1 et L2 du commutateur C3 occupent une troisième position angulaire
intermédiaire par rapport aux première et seconde positions angulaires ci-
dessus Comme visible sur cette figure, la cinématique des leviers L1 et L2 du
commutateur C3 est différente de celle des leviers L1 et L2 des commutateurs
C1.C2 et C4.C5. Par ailleurs, la position angulaire des leviers L1 et L2 du
commutateur C1 est symétrique, suivant la direction 3, à la position angulaire
des
leviers I_1 et L2 du commutateur C2.
Figure 3, le levier L6 a tourné selon un premier sens de rotation de
90°
par rapport à sa position sur la figure 4. Les leviers L1 et L2 des
commutateurs
C1 et (~5 occupent maintenant ladite seconde position angulaire de sorte que
ces cornmutateurs sont ouverts. Les leviers L2 de ces commutateurs ont tourné
dans le sens horaire inverse d'un angle a. Les leviers L2 des commutateurs C2
et C4 tmt tourné dans le sens horaire inverse d'un angle a de sorte que ces
commutateurs sont aussi dans une position de fermeture. Le levier L2 du
commutateur C3 a tourné dans le sens horaire inverse d'un angle ~3 plus grand
que a (nu fait que la longueur du levier L4 est inférieure à la longueur des
leviers
L3) de :>orte que ce commutateur est en position de fermeture.
Figure 5, le levier L6 a tourné selon un second sens de rotation de
90°
par rapport à sa position sur la figure 4. Les leviers L1 et L2 des
commutateurs
C2 et C4 occupent maintenant ladite première position angulaire et ces
commutateurs sont ouverts. Les leviers L2 de ces commutateurs ont donc tourné
dans le sens horaire d'un angle a. Les leviers L2 des commutateurs C1 et C5
ont
tourné dans le sens horaire d'un angle a de sorte que ces commutateurs sont en
positions de fermeture. Le levier L2 du commutateur C3 a tourné dans le sens
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horaire d'un angle (i de sorte que ce commutateur est aussi dans une position
de
fermeture.
Ainsi que cela ressort des figures 3 à 5, le passage de la position EO à la
position E1 du sectionneur est obtenu par une première rotation de 90°
du rotor
de la commande 4 et le passage de la position EO à la position E2 est obtenu
par
une seconde rotation de 90° du rotor de la commande 4 mais dans le sens
inverse à la première rotation. L'angle de rotation du rotor A4 peut être
différent
de 90° (par exemple de 30°) mais un angle de 90° permet
de garantir une non
réversibilité de la transmission de la commande en déplacement. La longueur de
la biellE~ L6 est choisie en fonction de la puissance de la commande 4 et de
l'effort à fournir pour déplacer les contacts mobiles 2.
II est entendu que l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation
ci-dessus décrit. Par exemple, le système d'embiellage 5 peut être remplacé
par
un système à engrenages ou par un système à câbles.
