Follic, Stéphane (1 allée de Provence, LE PLESSIS-BOUCHARD, F-95130, FR)
Jarrige, Christian (55 rue Voltaire, LA GARENNE COLOMBES, LA GARENNE COLOMBES, F-92250, FR)
Vigouroux, Didier (79 rue du Four à Chaux, JOUY-LE-MOUTIER, JOUY-LE-MOUTIER, F-95280, FR)
Bataille, Christian (4 Square Molière, MONTIGNY-LE-BRETONNEUX, F-78180, FR)
Follic, Stéphane (1 allée de Provence, LE PLESSIS-BOUCHARD, F-95130, FR)
Jarrige, Christian (55 rue Voltaire, LA GARENNE COLOMBES, LA GARENNE COLOMBES, F-92250, FR)
Vigouroux, Didier (79 rue du Four à Chaux, JOUY-LE-MOUTIER, JOUY-LE-MOUTIER, F-95280, FR)
| 1. | Appareil électrique interrupteur monopolaire ou multipolaire, comprenant pour chaque pôle un ensemble de contacts polaire (22,32) susceptible d'entrer en contact avec un pont conducteur polaire (15) pour commuter une charge électrique et comprenant un actionneur d'approche (10) électromagnétique entraînant le ou les ponts conducteurs polaires (15) de l'appareil pour effectuer un mouvement d'approche suivant un axe d'approche (X), caractérisé en ce que l'appareil comporte un actionneur d'effort de type piézoélectrique (20,30) par pôle entraînant l'ensemble de contacts polaire (22,32) correspondant pour effectuer une course d'effort suivant un axe d'effort (Y) sensiblement perpendiculaire à l'axe d'approche (X). |
| 2. | Appareil électrique interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur d'approche (10) comporte une tige mobile (12) portant le ou les ponts conducteurs polaires (15) isolés les uns des autres, la tige mobile (12) effectuant le mouvement d'approche entre une position approchée (X2), dans laquelle chaque ensemble de contact polaire (22,32) se trouve au droit du pont conducteur (15) du pôle correspondant, et une position écartée (X1), dans laquelle chaque ensemble de contact polaire (22,32) se trouve au droit d'une partie isolante de la tige (12). |
| 3. | Appareil électrique interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige mobile (12) effectue un mouvement de translation selon l'axe d'approche (X). |
| 4. | Appareil électrique interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'actionneur d'approche (10) est un électroaimant linéaire bistable. |
| 5. | Appareil électrique interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'actionneur d'approche (10) est un électroaimant du type « Voicecoil ». |
| 6. | Appareil électrique interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige mobile (12) effectue un mouvement de rotation autour de l'axe d'approche (X). |
| 7. | Appareil électrique interrupteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'actionneur d'approche (10) est un électroaimant rotatif bistable. |
| 8. | Appareil électrique interrupteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque ensemble de contact polaire comporte un contact mobile (29) et chaque actionneur d'effort polaire comporte un organe piézoélectrique (28) agissant sur ledit contact mobile (29). |
| 9. | Appareil électrique interrupteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque ensemble de contact polaire comporte deux contacts mobiles (22,32) placés symétriquement de part et d'autre de la tige (12) et chaque actionneur d'effort polaire comporte deux organes piézoélectriques (20,30) agissant respectivement sur chaque contact mobile (22, 32) de l'ensemble de contact polaire. |
| 10. | Appareil électrique interrupteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de synchronisation (40) de la commande de l'actionneur d'approche (10) par rapport à la commande du ou des actionneurs d'effort (20,30). |
| 11. | Appareil électrique interrupteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détermination du courant de phase circulant dans chaque pôle, et une unité de commande électronique capable d'asservir la commande de la course d'effort de chaque actionneur d'effort (20,30) de pôle à la valeur du courant de phase du pôle correspondant. |
| 12. | Appareil électrique interrupteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'unité de commande électronique commande une position repos (Y1) de la course d'effort de chaque actionneur d'effort (20,30) de pôle, lorsque la valeur du courant de phase du pôle correspondant est inférieure à un seuil prédéterminé. |
| 13. | Appareil électrique interrupteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'unité de commande électronique est capable de faire varier la tension de commande de chaque actionneur d'effort (20,30) de pôle en fonction de la valeur du courant de phase du pôle correspondant. |
Les appareils électriques interrupteurs sont usuellement utilisés pour effectuer la commutation électrique d'une charge de puissance, comme par exemple un moteur. Pour cela, ils comportent habituellement, pour chaque pôle de puissance, un pont mobile entraîné par un actionneur constitué généralement d'un électroaimant commun aux différents pôles et muni d'un ressort de rappel. Le pont mobile porte un contact mobile en simple coupure, ou deux contacts mobiles en double coupure, coopérant avec un, respectivement deux, contact (s) fixe (s), de façon à interrompre ou assurer le passage du courant électrique dans les pôles de puissance. De plus, pour obtenir une pression de contact satisfaisante, on utilise habituellement des ressorts de pression de contacts agissant sur les contacts mobiles.
Les ordres de fermeturelouverture d'un appareil peuvent par exemple provenir d'ordres manuels d'un opérateur ou d'ordres émis par un automatisme de commande. Leur instant d'apparition est donc évidemment désynchronisé par rapport à l'intensité du courant passant dans les différents poles de puissance de l'appareil interrupteur à cet instant. Ainsi, lors du mouvement d'ouverture correspondant à la séparation entre les contacts fixes et mobiles, un courant électrique important peut circuler dans les pôles générant, de façon connue, un arc électrique de coupure entre les contacts fixes et mobiles. Cet arc de coupure nécessite la présence d'une chambre de coupure dans l'appareil et accélère à terme l'usure des pastilles de contacts déposées sur les contacts fixes et mobiles. Pour atténuer cet inconvénient, l'électroaimant peut comporter un organe de rappel, tel qu'un ressort de rappel, suffisamment important pour permettre une séparation la plus rapide possible entre contacts fixes et mobiles. Cependant, lors du mouvement inverse de fermeture, correspondant au rapprochement entre les contacts fixes et mobiles, ainsi que durant
la phase de maintien en position fermée, il faut alors vaincre cet effort de rappel.
Cette contrainte nécessite de renforcer la taille et la puissance de l'électroaimant ce qui entraîne une consommation importante de courant dans l'électroaimant.
Un premier but de l'invention est de pouvoir diminuer la consommation de courant dans l'électroaimant de l'appareil en dehors des phases de mouvement. En particulier, il serait très avantageux que l'appareil ne nécessite plus la fourniture d'un courant de maintien dans l'électroaimant une fois qu'une pression de contact satisfaisante est assurée.
Un autre but de l'invention est de pouvoir supprimer les organes de rappel mécaniques existants dans. un tel appareil interrupteur. Ceci permettrait de réduire les efforts à fournir lors de l'ouverture et de la fermeture, pour un courant nominal donné.
On obtiendrait alors un appareil interrupteur de taille plus réduite, plus simple de conception, consommant moins d'énergie et dont les contacts s'useront moins rapidement.
Un troisième but de l'invention est de pouvoir assurer la coupure entre les contacts fixes et mobiles des pôles d'un appareil interrupteur au moment où le courant électrique alternatif circulant dans ces pôles est pratiquement nul. On réduirait ainsi l'arc électrique généré à la coupure ce qui diminuerait avantageusement l'usure des pastilles de contacts. De plus, l'appareil électrique doit également conserver un isolement galvanique suffisant lorsque les contacts sont en position ouverte non- conducteurs.
Pour cela, l'invention décrit un appareil électrique interrupteur monopolaire ou multipolaire, comprenant pour chaque pôle un ensemble de contacts polaire susceptible d'entrer en contact avec un pont conducteur polaire pour commuter une charge électrique. L'appareil comprend un actionneur d'approche électromagnétique entraînant le ou les ponts conducteurs polaires de l'appareil pour effectuer un mouvement d'approche suivant un axe d'approche. L'appareil comporte un actionneur d'effort de type piézoélectrique par pôle entraînant l'ensemble de contacts polaire correspondant pour effectuer une course d'effort suivant un axe d'effort sensiblement perpendiculaire à l'axe d'approche.
Selon une caractéristique, l'actionneur d'approche comporte une tige mobile portant le ou les ponts conducteurs polaires isolés les uns des autres. La tige mobile
peut effectuer le mouvement d'approche entre une position approchée, dans laquelle chaque ensemble de contact polaire se trouve au droit du pont conducteur du pôle correspondant, et une position écartée, dans laquelle chaque ensemble de contact polaire se trouve au droit d'une partie isolante de la tige.
Selon une première alternative, la tige mobile effectue un mouvement de translation selon l'axe d'approche. Selon une seconde alternative, la tige mobile effectue un mouvement de rotation autour de l'axe d'approche.
Selon une autre caractéristique, l'appareil comporte des moyens de synchronisation de la commande de l'actionneur d'approche par rapport à la commande du ou des actionneurs d'effort. L'appareil peut également comporter des moyens de détermination du courant de phase circulant dans chaque pôle, et une unité de commande électronique qui est capable d'asservir la commande de la position repos de chaque-actionneur d'effort de pôle au moment où le courant de phase du pôle correspondant est inférieur à un seuil prédéterminé.
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un dispositif de commutation en configuration ouverte d'un appareil interrupteur monopolaire selon l'invention, - la figure 2 représente le dispositif de la figure 1 en configuration intermédiaire, - la figure 3 représente le dispositif de la figure 1 en configuration fermée, - la figure 4 schématise en configuration fermée un exemple de dispositif de commutation d'un appareil interrupteur tripolaire, - la figure 5 détaille un exemple de réalisation d'un dispositif de commutation simple coupure en configuration ouverte, - la figure 6 détaille un autre exemple de réalisation d'un dispositif de commutation simple coupure en configuration fermée, - la figure 7 concerne une seconde alternative dans laquelle le mouvement d'approche s'effectue en rotation et non en translation, et montre un dispositif de commutation monopolaire en configuration ouverte ainsi qu'une coupe transversale ZZ de la tige 12, - la figure 8 représente le dispositif de la figure 7 en configuration fermée.
Un appareil électrique interrupteur de puissance, de type relais, contacteur, disjoncteur ou contacteur/disjoncteur comporte un ou plusieurs pôles de puissance. II est usuellement chargé de commander une charge électrique, comme un moteur, une résistance ou autres, à l'aide d'un dispositif de commutation qui est capable de commuter des contacts de pôles entre une configuration ouverte non-conductrice et une configuration fermée conductrice. Dans l'exemple de la figure 4, l'appareil interrupteur comporte ainsi trois pôles de puissance correspondant aux trois phases L1, L2, L3 d'un courant alternatif.
Les figures 1 à 3 montrent un appareil électrique doté d'un seul pôle de puissance L1 pour simplifier les dessins. L'appareil comporte un bornier de pôle amont 25 raccordé à une extrémité d'un conducteur amont 24 et un bornier de pôle aval 35 raccordé à une extrémité d'un conducteur aval 34. L'autre extrémité des conducteurs amont et aval 24,25 est connectée à un ensemble de contacts polaire 22,32. En l'occurrence, le conducteur amont 24 est électriquement relié à un contact mobile amont 22 et le conducteur aval 34 est électriquement relié à un contact mobile aval 32. Pour des raisons de simplification des schémas, les conducteurs amont et aval 24,34 sont représentés dans les figures par des portions simples droites, mais il est évident que toute forme des conducteurs 24,34 est équivalente.
L'appareil interrupteur est muni d'un premier actionneur électromagnétique 10, appelé actionneur d'approche. Dans la première alternative représentée dans les figures 1 à 6, l'actionneur d'approche 10 est un actionneur linéaire susceptible d'effectuer un mouvement de translation selon un axe d'approche X. L'actionneur d'approche 10 est un actionneur électromagnétique à commande électrique, monostable ou de préférence un électroaimant linéaire bistable. Dans ce cas, il comporte une partie mobile 11 qui est un noyau mobile 11, tel qu'un noyau plongeur en matériau magnétique, entouré d'une carcasse fixe portant un bobinage parcouru par un courant de commande.
Selon l'invention, l'actionneur d'approche 10 peut aussi tre un actionneur linéaire à bobine mobile, appelé « Voice-coil », dans lequel le noyau mobile 11 comporte une bobine, parcourue par un courant de commande, qui se déplace à l'intérieur d'une culasse fixe 10 comportant un aimant permanent. Avantageusement, un tel actionneur possède en effet un temps de réponse faible et une dynamique très rapide intéressante dans la présente application.
La partie mobile 11 est solidaire d'une tige mobile 12 en matériau isolant qui peut coulisser en translation selon l'axe d'approche X. En fonction de la valeur et du sens du courant de commande envoyé dans la bobine de l'actionneur 10 (cas d'un actionneur bistable), la tige 12 effectue donc un mouvement d'approche entre une position écartée X1 (figure 1) et une position approchée X2 (figure 2).
Un pont conducteur 15 polaire (c'est-à-dire pour chaque pôle de l'appareil) est positionné transversalement sur la tige 12. Chaque pont conducteur 15 est constitué par exemple d'un anneau en matériau conducteur entourant la tige 12 ou d'une pièce conductrice transversale traversant la tige de part en part, ou autres.
Dans la seconde alternative représentée dans les figures 7 et 8, l'actionneur d'approche 10 est un actionneur rotatif susceptible d'effectuer un mouvement de rotation autour de l'axe d'approche X, tel que par exemple un électroaimant rotatif bistable ou un moteur pas-à-pas. Dans ce cas, l'actionneur d'approche 10 entraîne une tige mobile 12 cylindrique en matériau isolant qui pivote autour de l'axe d'approche X. En fonction de la valeur et du sens du courant de commande envoyé dans la bobine de l'actionneur 10, la tige 12 effectue donc un mouvement d'approche entre une position écartée X1 (figure 7) et une position approchée X2 (figure 8). La position écartée X1 est distante d'un quart de tour d'axe X par rapport à la position approchée X2.
Un pont conducteur polaire 15 est positionné transversalement sur la tige 12.
Chaque pont conducteur 15 est constitué d'une pièce traversant la tige de part en part, et qui comporte deux parties conductrices affleurantes 16,17, symétriques par rapport à l'axe X, reliées entre elles par un conducteur 18 à l'intérieur de la tige 12, comme indiqué sur les coupes ZZ des figures 7 et 8. En position approchée X2, la partie conductrice 16 se trouve en face du contact mobile amont 22 et la partie conductrice 17 se trouve en face du contact mobile aval 32.
Les organes piézoélectriques possèdent la particularité de se déformer en augmentant légèrement de volume, sous l'action d'une tension électrique. Cette déformation est proportionnelle à la valeur de la tension qui leur est appliquée et est réversible lorsque la tension disparaît. De tels organes sont donc réversibles et ne nécessitent pas d'organe de rappel mécanique pour revenir en position initiale. Ils ont
l'avantage de ne consommer que très peu de courant, d'engendrer une faible course avec néanmoins une force élevée dans un temps de réponse très rapide, lors de leur augmentation de volume. De plus, ils évitent d'utiliser des pièces en mouvement et ne créent donc pas d'usure mécanique.
L'appareil interrupteur de l'invention est muni d'un second actionneur 20,30 pour chaque pôle, appelé actionneur d'effort. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, l'actionneur d'effort du pôle L1 est constitué de deux organes piézoélectriques, respectivement amont 20 et aval 30. Une extrémité des deux organes piézoélectriques 20, 30 est fixée contre des éléments fixes de l'appareil et une autre extrémité est fixée respectivement au contact mobile amont 22 et aval 32. Ainsi, l'application d'une tension électrique aux organes piézoélectriques 20,30 a pour effet d'engendrer un déplacement linéaire correspondant des contacts mobiles 22,32 suivant un axe d'effort Y, vers une position travail Y2 tendant à rapprocher les contacts 22,32 de la tige 12. Réciproquement, la disparition de la tension appliquée aux organes piézoélectriques 20,30 engendre un déplacement linéaire contraire des contacts mobiles 22,32, vers une position repos Y1, tendant à éloigner les contacts 22,32 de la tige 12. Selon une caractéristique de l'invention, l'axe d'effort Y est de préférence sensiblement perpendiculaire à l'axe d'approche X. L'appareil est agencé pour que le contact mobile amont 22 et le contact mobile aval 32 soient positionnés de manière syrnétrique de part et d'autre de la tige 12.
La figure 1 montre le pôle L1 en configuration ouverte, non-conductrice dans la première alternative. Dans cette configuration ouverte, l'actionneur d'approche 10 a effectué un mouvement de translation dans le sens X1 qui a amené la tige 12 en position écartée. De mme, l'actionneur d'effort 20,30 a effectué une course dans le sens Y1 et les contacts mobiles 22,32 sont en position repos. Dans cette configuration ouverte, le pont conducteur 15 de chaque pôle se trouve ainsi décalé par rapport aux contacts mobiles 22,32, c'est-à-dire que l'axe Y passant par les contacts 22 et 32 est éloigné d'une distance d1 d'un axe parallèle à Y passant par le pont conducteur 15. Les contacts 22 et 32 se trouvent alors au droit d'une portion isolante de la tige 12. La distance d1 est déterminée pour que, en position écartée X1, l'écart entre le pont 15 et les contacts amont, aval 22,32 soit suffisant pour permettre de garantir un bon isolement galvanique et donc une ouverture satisfaisante du pôle L1 de l'appareil.
Suite à l'apparition d'un ordre de fermeture, l'appareil interrupteur va d'abord passer en configuration intermédiaire (correspondant à la figure 2) puis en configuration fermée (correspondant à la figure 3).
Pour passer en configuration intermédiaire, un courant de commande est appliqué à l'actionneur d'approche 10 de sorte que la partie mobile 11 entraîne la tige 12 jusqu'à la position approchée X2. Cette position approchée est atteinte quand le pont conducteur 15 est au droit de l'axe Y passant par les contacts amont 22 et aval 32 ce qui correspond donc à un mouvement d'approche d'une distance égale à d1.
Dans cette configuration intermédiaire, les contacts mobiles amont et aval sont toujours en position repos Y1 de sorte qu'il subsiste toujours un écart d2 entre les contacts 22,32 et le pont 15 suffisant pour que le pôle L1 soit non-conducteur.
Pour passer en configuration fermée, on applique alors une tension aux deux organes piézoélectriques 20,30 de l'actionneur d'effort ce qui engendre leur déformation et donc un déplacement (d'une longueur d2) des contacts mobiles 22,32 vers la position travail Y2. Dans cette position, les contacts mobiles 22,32 exercent une pression sur le pont conducteur 15 préalablement positionné entre les deux, ce qui fait que les contacts 22,32 sont électriquement connectés. Le pôle L1 est alors conducteur et les dimensions des organes piézoélectriques 20,30 sont choisies pour qu'une pression de contact suffisante s'applique aux contacts mobiles 22,32, en fonction du courant nominal souhaité de l'appareil.
Dans la seconde alternative, la figure 7 montre le pôle L1 en configuration ouverte, non-conductrice. L'actionneur d'approche 10 a effectué un mouvement de rotation dans le sens X1 autour de l'axe d'approche X, ce qui a amené la tige 12 cylindrique en position écartée. L'actionneur d'effort 20,30 a effectué une course dans le sens Y1 et les contacts mobiles 22,32 sont en position repos. Dans cette configuration ouverte, les parties conductrices 16,17 du pont conducteur 15 de chaque pôle se trouvent décalées d'un quart de tour par rapport aux contacts mobiles 22,32. La section de la tige 12 et les dimensions des parties 16,17 sont déterminées pour que, en position écartée X1, l'écart entre les parties 16,17 et les contacts amont, aval 22,32 soit suffisant pour permettre de garantir un bon isolement galvanique et donc une ouverture satisfaisante du pôle L1 de l'appareil.
La configuration intermédiaire est atteinte quand les parties conductrices 16,17 du pont conducteur 15 sont en position approchée X2, c'est-à-dire lorsqu'elles
sont positionnées en face des contacts amont 22, respectivement aval 32. La course du mouvement d'approche est donc d'un quart de tour de la tige 12. Dans cette configuration intermédiaire, les contacts mobiles amont et aval sont toujours en position repos Y1 de sorte qu'il subsiste toujours un écart d2 entre les contacts 22,32 et les parties 16,17 du pont 15, suffisant pour que le pôle L1 soit non-conducteur.
Pour passer en configuration fermée (voir figure 8), on applique alors une tension aux deux organes piézoélectriques 20,30 de l'actionneur d'effort ce qui engendre leur déformation et donc un déplacement des contacts mobiles 22,32 vers la position travail Y2, comme pour la première alternative. Dans cette position, le contact amont 22 exerce une pression de contact sur la partie 16 et le contact aval 23exerce une pression de contact sur la partie 17.
Le positionnement symétrique des deux contacts amont et aval 22,32 de part et d'autre du pont conducteur 15 permet d'équilibrer naturellernent les efforts de pression générés par les deux organes piézoélectriques 20,30, ce qui évite ainsi de créer des efforts mécaniques sur la tige 12. Par ailleurs, la position sensiblement perpendiculaire des axes d'approche X et d'effort Y fait que la pression exercée par les contacts mobiles 22,32 peut tre assimilable à un pincement du pont conducteur 15. Une fois que les contacts amont et aval 22,32 sont en position travail, on peut alors sans problème supprimer le courant appliqué à l'actionneur d'approche 10, mme dans le cas d'un actionneur 10 monostable avec ressort de rappel puisque l'effort de pincement des contacts 22,32 sur le pont conducteur 15 suffit à maintenir la tige 12 en position approchée.
On pourrait également facilement envisager que les axes d'approche X et d'effort Y ne soient pas sensiblement perpendiculaires mais soient seulement dans des directions différentes. Le principe technique serait alors le mme mais l'effet de pincement du pont conducteur 15 de la tige 12 serait amoindri car seule la composante normale à l'axe X de l'effort pourrait tre prise en com pte.
Inversement, suite à l'apparition d'un ordre d'ouverture du pôle L1, l'appareil interrupteur va d'abord revenir en configuration intermédiaire (correspondant à la figure 2) puis en configuration ouverte (correspondant à la figure 1). Pour passer en configuration intermédiaire, on coupe la tension appliquée aux deux organes
piézoélectriques 20,30 de l'actionneur d'effort ce qui engendre un déplacement (d'une longueur d2) des contacts mobiles 22,32 vers la position repos Y1. Le pôle L1 n'est alors plus conducteur. Pour passer en configuration ouverte, un courant de commande inverse est appliqué à l'actionneur d'approche 10 (si c'est un actionneur bistable) de sorte que la partie mobile 11 entraîne la tige 12 dans le sens X1 (soit d'une longueur d1 pour un mouvement de translation, soit d'un quart de tour pour un mouvement de rotation) jusqu'à la position écartée. Dans le cas d'un actionneur d'approche monostable, le ressort de rappel fera revenir l'actionneur 10 en position écartée dès que l'effort de pincement des contacts 22,32 sera inférieur à l'effort du ressort. En cas d'annulation de la tension de commande, le système est donc à ouverture positive puisqu'en l'absence de tension, les organes piézoélectriques reprennent leur forme initiale.
Typiquement, la course du mouvement d'approche est largement supérieure à la course d'effort d2. Par exemple pour un type d'appareil donné, on peut choisir un mouvement d'approche de l'ordre de 5mm (cas d'un mouvement en translation) suffisant pour assurer un bon sectionnement des potes et un bon isolement galvanique des pâles et une course d'effort de l'ordre de 0, 5mm, soit un dixième du mouvement d'approche seulement, suffisante pour ouvrir ou fermer les contacts de pôles. En effet, les organes piézoélectriques fournissent un faible déplacement mais une bonne pression des contacts.
La figure 4 montre un exemple de réalisation reprenant le mme principe que l'exemple des figures 1 à 3, mais adapté à un appareil tripolaire. II est clair que l'invention s'applique également à un appareil multipolaire dans la seconde alternative des figures 7 et 8. L'actionneur d'approche 10 entraîne une tige 12 qui portent désormais trois ponts conducteurs identiques 15,15', 15"pour les trois pôles L1, L2. L3.
Les ponts conducteurs 15,15', 15"sont espacés les uns des autres par des parties isolantes de la tige 12. L'appareil tripolaire comporte un actionneur d'effort par pôle.
Chaque actionneur d'effort est composé de deux organes piézoélectriques amont et aval, respectivement 20,20', 20" et 30,30', 30" et agit sur un ensemble de contacts par pôle, composé d'un contact mobile amont et d'un contact mobile aval, disposés symétriquement par rapport à la tige 12 comme dans les figures 1 à 3. La tige 12 effectue un mouvement d'approche d1 entre une position écartée dans laquelle les
ensembles de contacts sont au droit d'une partie isolante de la tige 12 et une position approchée (voir figure 4) dans laquelle chaque ensemble de contacts polaire est au droit du pont conducteur 15,15', 15"correspondant.
Pour améliorer l'extinction d'un éventuel arc électrique survenant au moment de l'ouverture des contacts (lors du mouvement d'écartement Y1-passage de la configuration fermée à la configuration intermédiaire), on peut prévoir de placer des écrans isolants 19 à proximité autour de chaque contact mobile 22,32, le plus près possible de la tige 12. Ainsi, lors du recul de la tige 12, ces écrans serviront à laminer et à cisailler l'arc formé entre les contacts mobiles 22,32 et les ponts conducteurs 15.
Si l'actionneur d'approche 10 utilisé est bistable, il n'a pas d'effort particulier à vaincre pour entraîner la tige 12 dans son mouvement dans le sens X1 vers la position écartée, ou dans le sens X2 vers la position approchée. De mme, aucun courant de maintien n'est nécessaire pour maintenir la tige en position approchée. II n'y a en effet pas de moyens de rappel s'opposant aux mouvements de l'actionneur d'approche. De plus, aucune pression de contact sur les pôles de puissance n'est assurée par l'actionneur d'approche 10. Cela permet donc avantageusement de choisir d'une part un actionneur d'approche de petite taille et d'autre part un mme actionneur d'approche pour toute une gamme d'appareils, quel que soit le courant électrique de puissance nominal susceptible de circuler dans les pôles de l'appareil.
On peut ainsi facilement optimiser les dimensions de l'appareil et simplifier sa fabrication.
Pour synchroniser les mouvements de l'actionneur d'approche 10 et du ou des actionneurs d'effort 20,30, 20', 30', 20", 30" l'invention prévoit des moyens 40 implantés dans l'appareil interrupteur. Dans un premier mode de réalisation, ces moyens sont par exemple composés de constituants électroniques analogiques simples qui, à l'apparition d'un ordre de fermeture des pôles, commandent le mouvement de l'actionneur d'approche 10, puis commandent le ou les actionneurs d'effort au bout d'un certain temps préconfiguré. Ce temps préconfiguré est fonction des caractéristiques cinétiques et des temps de réponse des types d'actionneurs utilisés dans l'appareil. Dans le sens fermeture, le but de cette synchronisation est évidemment de s'assurer du positionnement des ponts conducteurs 15,15', 15" en
position approchée entre les ensembles de contacts polaires, avant de resserrer et d'exercer une pression de contact sur les ensembles de contacts polaires.
Inversement, les moyens de synchronisation 40 détectent l'apparition d'un ordre d'ouverture des pôles, puis commandent le ou les actionneurs d'effort et commandent l'actionneur d'approche 10 au bout d'un certain temps préconfiguré. Le but de la synchronisation est alors de s'assurer que les ponts conducteurs 15,15', 15" sont séparés des ensembles de contacts polaires avant d'effectuer le mouvement de la tige 12. Pour éteindre l'arc électrique le plus efficacement possible, la synchronisation entre les deux mouvements doit tre calculée pour actionner la tige 12 en position écartée dès que les ensembles de contacts polaires sont ouverts afin de minimiser la durée de la configuration intermédiaire.
Suivant les caractéristiques et le type d'électroaimant utilisé pour l'actionneur d'approche 10, il est néanmoins possible que l'ordre de mouvement de la tige 12 soit donné avant l'ordre de coupure de tension des organes piézoélectriques. En effet ceux-ci se caractérisent par un temps de réponse très court alors que l'actionneur d'approche peut nécessiter un temps plus long pour magnétiser correctement l'électroaimant notamment.
Une autre amélioration proposée par l'invention consiste à implanter dans l'appareil interrupteur des moyens de détermination des courants de phases circulant dans les pôles, notamment à l'aide d'au moins deux capteurs de courant pour un appareil tripolaire. Ces moyens de détermination sont alors reliés à une unité de commande électronique de l'appareil, telle qu'un processeur DSP. Cette unité de commande reçoit les ordres d'ouverture/fermeture et pilote l'actionneur d'approche et chaque actionneur d'effort des pôles.
Grâce à cette disposition, il est possible alors d'asservir la commande de chaque actionneur d'effort de pôle à la valeur du courant de phase de ce pôle. En particulier, on peut commander la position repos de l'actionneur d'effort d'un pôle uniquement lorsque le courant de phase circulant dans ce pôle passe sous une valeur inférieure un seuil prédéterminé, proche du zéro de courant. Ainsi, la séparation entre l'ensemble de contacts polaire et le pont conducteur du pôle survient lorsque le courant de phase est proche de zéro, ce qui évite avantageusement l'apparition d'un arc électrique à chaque coupure des poles.
Ainsi, suite à la détection d'un ordre d'ouverture de l'appareil, l'unité de commande détecte successivement pour chaque p8le le passage du courant de phase sous le seuil prédéterminé et avant de couper la tension des organes piézoélectriques de chaque pôle. La distance d2 de la course d'effort est suffisante pour éviter et un réamorçage entre les contacts mobiles et les ponts conducteurs.
Une fois que les ensembles de contacts de tous les poles de l'appareil sont en position repos Y1, l'unité de commande peut alors comrnander le mouvement de l'actionneur d'approche en position écartée X1, pour assurer un bon sectionnement.
Un autre avantage de la présence des moyens de détermination des courants de phases est la possibilité pour l'unité de commande électronique de réguler la tension appliquée aux organes piézoélectriques en fonction de ces courants. Ainsi, l'effort de pression de contact appliqué par les contacts mobiles sous l'action des organes piézoélectriques peut varier en fonction de la valeur du courant dans chaque pôle. Cette disposition permet notamment d'augmenter la pression de contact lors d'un courant élevé, tel qu'un courant de court-circuit, pour éviter tout risque de soudage des contacts.
Deux variantes sont présentées aux figures 5 et 6 qui montrent un appareil monopolaire avec une commutation simple coupure. Dans la figure 5, l'actionneur d'effort du pôle ne comporte qu'un seul organe piézoélectrique 28 et l'ensemble de contact polaire comprend un contact mobile 29 connecté à la borne amont 25 et une liaison souple 36 raccordant le pont conducteur 15 à la borne aval 35. L'organe piézoélectrique 28 agit sur le contact mobile 29 de la mme façon qu'indiqué précédemment. Cette solution est moins coûteuse car elle présente l'avantage de n'utiliser qu'un seul organe piézoélectrique par pôle. Néanmoins, elle nécessite l'utilisation d'une tresse souple par exemple pour raccorder le conducteur aval 34 au pont conducteur 15 quelle que soit la position de celui-ci.
Pour éviter cette contrainte, la variante de la figure 6 propose un ensemble de contact polaire qui comprend un contact mobile 29, actionné par l'organe piézoélectrique 28 et un contact fixe 39 fixé au conducteur aval 34. Le contact 39 est positionné au plus juste pour permettre le coulissement du pont conducteur 15 lors de son mouvement d'approche. Lors du passage de la configuration intermédiaire à la configuration fermée, le contact mobile 29 exerce une pression sur le pont conducteur 15, sous l'action de l'organe piézoélectrique 28. Cette pression exercée sur le pont
conducteur 15 entraîne une légère déformation de la tige 12, laquelle va alors provoquer le contact entre le pont 15 et le contact fixe 39, assurant ainsi la configuration fermée. Cette solution nécessite donc une certaine souplesse de la tige 12.
II est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de mme envisager l'emploi de moyens équivalents.