EP1579542A1 - Device for protection against surge voltages - Google Patents

Device for protection against surge voltages

Info

Publication number
EP1579542A1
EP1579542A1 EP03815110A EP03815110A EP1579542A1 EP 1579542 A1 EP1579542 A1 EP 1579542A1 EP 03815110 A EP03815110 A EP 03815110A EP 03815110 A EP03815110 A EP 03815110A EP 1579542 A1 EP1579542 A1 EP 1579542A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit
bimetallic strip
stop
rod
electrical equipment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03815110A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Boris Gautier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB France SAS
Original Assignee
Soule Protection Surtensions SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soule Protection Surtensions SA filed Critical Soule Protection Surtensions SA
Publication of EP1579542A1 publication Critical patent/EP1579542A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/14—Means structurally associated with spark gap for protecting it against overload or for disconnecting it in case of failure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/32—Insulating body insertable between contacts

Definitions

  • the present invention relates to the general technical field of devices for protecting electrical equipment or installations, of the electrical appliance, circuit or distribution network type, against disturbances of electrical supply.
  • the present invention relates more particularly to a device for protecting electrical equipment against voltage disturbances, such as overvoltages, in particular due to lightning.
  • the present invention relates to a device for protecting electrical equipment against overvoltages
  • a protection unit connected to electrical equipment via a connection circuit, said circuit comprising a first connector connected to electrical equipment, a second connector connected to the protection unit, as well as a means for interrupting electric current movable between a return position corresponding to the opening of the circuit and a position for closing the circuit, said interruption means comprising a rod extending between a first end provided with a stop means and a second end, said rod being mounted in elastic axial sliding between a first stop and return position, corresponding to the opening of the circuit, and a second stop position, corresponding when the circuit is closed, said stop means cooperating with a blocking means to hold the rod in s its second stop position, said device also comprising a bimetallic strip.
  • surge protector or surge arrester The purpose of such devices, which are sometimes designated by the name surge protector or surge arrester, is to drain lightning currents to the earth, and to clip induced overvoltages at levels compatible with the behavior of the equipment and materials connected in downstream of protective devices.
  • these protection devices are generally connected between the phase or phases supplying the equipment to be protected and the earth.
  • these devices In normal operation, these devices have a very high impedance so as not to cause a short circuit between the phase supplying the equipment to be protected and the earth.
  • the impedance of the device drops to a very low value, which allows the lightning current to flow to earth.
  • the device When the overvoltage episode is over, the device automatically returns to its initial high impedance.
  • varistors that is to say electrical resistances or impedances, the resistance or impedance value of which varies greatly as a function of the applied voltage.
  • MOV metallic oxide varistors
  • these varistors have a very high impedance as long as the voltage at their terminal does not reach a threshold value; beyond this threshold, the impedance drops sharply.
  • the impedance of the varistor is high enough for the current flowing through it to flow to the ground, called leakage current, to be negligible (for example of an intensity lower than one milliampere).
  • the internal components of the known protection devices are generally assembled by welding.
  • the critical varistor temperature when the critical varistor temperature is reached, only the solder of the thermal disconnector must melt, which implies that the melting point of this solder must be lower than that of the other welds used for assembly purposes in the device.
  • This requires the use of low temperature solders, which in addition to their higher price, are very delicate to use and generally close up polluting materials such as lead or cadmium.
  • welding which in general is a complex process, proves to be particularly difficult to implement in the case of low temperature welds. Thus, it is almost impossible in practice to obtain good quality welds with a very low melting temperature. Therefore, the temperature limits allowed by the thermal disconnector are far from optimal.
  • the objects assigned to the invention therefore aim to remedy the various drawbacks listed above and to propose a new device for protecting electrical equipment against overvoltages which allows precise and rapid thermal disconnection.
  • Another object of the invention is to propose a new device for protecting electrical equipment against overvoltages which is of a particularly simple and reliable design.
  • Another object of the invention is to propose a new device for protecting electrical equipment against overvoltages, the manufacture of which is simple and inexpensive.
  • Another object of the invention is to propose a new device for protecting electrical equipment against overvoltages the safety level of which is reinforced.
  • Another object of the invention is to propose a new device for protecting electrical equipment against overvoltages whose use and maintenance are facilitated.
  • a device for protecting electrical equipment against overvoltages comprising a protection unit connected to the electrical equipment via a connection circuit, said circuit comprising a first connector connected to electrical equipment, a second connector connected to the protection unit, as well as a means of interrupting electric current movable between a return position corresponding to the opening of the circuit and a position for closing the circuit, said interrupting means comprising a rod extending between a first end provided with a stop means and a second end, said rod being mounted in elastic axial sliding between a first stop and return position, corresponding to the opening of the circuit, and a second stop position, corresponding to the closing of the circuit, said stop means cooperating with block means age to maintain the rod in its second stop position, said device also comprising a bimetallic strip and being characterized in that the second end of the rod is provided with a contact element establishing electrical contact between the first and second connectors when the rod is in the second stop position, the bimetal strip being arranged on the one hand in the device to be sensitive
  • FIG. 1 illustrates, in a schematic view, a first alternative embodiment of a device for protecting electrical equipment according to the invention, in a configuration where the temperature of the protection unit is below the critical value thermal disconnection.
  • FIG. 2 illustrates, in a schematic view, the device of Figure 1, in a configuration where the temperature of the protection unit has reached or exceeded the critical value of thermal disconnection.
  • FIG. 3 illustrates, in a schematic view, a second alternative embodiment of a protection device according to the invention, in a configuration where the temperature of the protection unit is below the critical value of thermal disconnection.
  • FIG. 4 illustrates, in a schematic view, the protection device of Figure 3, in a configuration where the temperature of the protection unit has reached or exceeded the critical value of thermal disconnection.
  • Figures 1 to 4 show a first and a second alternative embodiment of a device 1, 10 for protecting electrical equipment against overvoltages.
  • electrical equipment is meant here any type of apparatus, instrument, installation, network, electrical or telecommunications circuit liable to be subject to electrical supply hazards from the point of view of voltage and in particular overvoltages due to the lightning.
  • the protection device 1, 10 comprises a protection unit 2, 20, which is for example constituted by a varistor, that is to say a component whose impedance (or resistance) is variable depending on the voltage applied to the varistor.
  • a protection unit 2, 20 which is for example constituted by a varistor, that is to say a component whose impedance (or resistance) is variable depending on the voltage applied to the varistor.
  • the use of such components in a surge protection application is well known to those skilled in the art, and will therefore not be explained further.
  • a protection unit 2, 20 will thus preferably comprise one or more metal oxide varistors (MOV).
  • MOV metal oxide varistors
  • the protection unit 2, 20 is connected to the electrical equipment to be protected (not shown) via a connection circuit 3, 30.
  • connection circuit comprises at least two electrodes 3A, 3B, 30A, 30B, so as to be able to connect electrically, for example in parallel, a protection unit 2, 20 between a phase to be protected, and earth or neutral, or yet another phase.
  • connection circuit 3, 30 comprises a first connector 3A, 30A electrically connected to the electrical equipment as well as a second connector 3C, 30C electrically connected to the protection unit 2, 20.
  • the first and second connectors 3A , 3C, 30A, 30C are made of any conductive material well known to those skilled in the art.
  • the connection circuit 3, 30 also includes an interruption means 4, 40 of electric current.
  • Said means of interrupting 4, 40 of electric current is mounted movable relative to the rest of the device 1, 10 between a return position (shown in Figures 2 and 4) corresponding to the opening of the circuit 3, 30 and a closed position circuit 3, 30 (shown in Figures 1 and 3).
  • the interrupting means 4, 40 is kept in the closed position of the circuit 3, 30 by a locking means 5, 50.
  • the protection device 1, 10 also comprises means 6, 60 for opening the connection circuit 3, 30 when the temperature of the unit 2, 20 reaches a predetermined critical value, beyond which the heat given off by the protection unit 2, 20 may damage or set fire to the surrounding elements.
  • the opening means 6, 60 thus forms a thermal disconnection means, which makes it possible to trigger the passage of the interrupting means 4, 40 in the open position. In this open position, the protection unit 2, 20 is no longer traversed by a current, and therefore ceases to heat, which eliminates the risk mentioned above.
  • the opening means 6, 60 comprises means 6, 60 sensitive to the heat given off by the unit 2, 20, whether by radiation and / or conduction and / or convection.
  • the heat-sensitive means 6, 60 is arranged in the device for directly detecting the achievement, by the unit 2, 20, of a predetermined critical temperature.
  • the means 6, 60 sensitive to heat is functionally connected to an actuating means 6, 60 so that, when said critical predetermined temperature of the unit 2, 20 is reached, the means actuation 6, 60 produces a deactivation force of the locking means 5, 50, in order to move the interrupting means 4, 40 to the open position of the connection circuit 3, 30, as shown Figures 2 and 4.
  • the actuating means 6, 60 exerts a positive action of triggering the means of interruption 4, 40 of electric current .
  • the interrupting means 4 comprises a rod 4A extending axially between a first and a separate second end 4B, 4D.
  • rod is meant here any element of the moving equipment or slider type, which does not necessarily have a slender geometry.
  • the first end 4B is provided with a stop means 4C, formed for example by a flange, while its second end 4D is provided with a contact element 7, made of a conductive material of Electric power.
  • the stop means 4C is distinct from the contact element 7.
  • the stop means 40 preferably does not provide a current conduction function, while on the contrary, the contact element 7 preferably performs a single electrical conduction function.
  • the rod 4A is mounted in elastic axial sliding, for example against a compression spring 8, between a first stop and return position, corresponding to the opening of the circuit 3 (shown in FIG. 2) and a second stop position (shown in Figure 1), corresponding to the closure of the circuit 3, in which the contact element 7 establishes electrical contact between the first and second connectors 3A, 3C.
  • the stop means 4C cooperates, for example in support or hooking, with the blocking means 5 to maintain the rod 4A in its second stop position, corresponding to the normal operation of the protection device.
  • the interrupting means 4 is prestressed in the closed position (shown in FIG. 1) by the locking means 5.
  • the heat-sensitive means and the actuation means are combined and are formed by a bimetallic strip 6.
  • Bimetallic strips are elements well known as such. They are made by joining two metal blades with different expansion characteristics, so that at a certain temperature level, which here corresponds to the critical predetermined temperature, the bimetallic strip will deform to operate a deflection (shown in Figure 2).
  • bimetallic strips thus make it possible to carry out a double function of thermal detection and actuation, via their deflection.
  • the bimetallic strip 6 is specifically arranged, that is to say mounted and positioned in the device, to be sensitive to the heat given off by the unit 2, so as to detect the reaching by the latter of the predetermined temperature signifying a level of aging of the unit incompatible with safety requirements.
  • the bimetallic strip 6 is thus mounted so as to be mainly sensitive to the heat of the unit 2, to the exclusion of other thermal phenomena.
  • the bimetallic strip 6 is moreover designed, in particular from the point of view of its deflection capacity, to produce, by deflecting when the predetermined temperature is reached, a force for deactivating the locking means 5, causing the release of the rod 4A and by Consequently the passage of the interrupting means 4 from its closed position to its open position of the circuit 3.
  • one of the ends 6A of the bimetallic strip 6 is mounted fixed relative to the first and second connectors 3A, 3C.
  • this end of the bimetallic strip 6 is embedded in the second connector by a cold assembly process, of the clipping, crimping or riveting type.
  • the other end 6B of the bimetallic strip 6 is free and provided with a stop 5 forming a locking means.
  • the stop 5 is for example constituted by a plate attached to the free end 6B by any known means.
  • the bimetallic strip 6 is chosen and arranged to deflect when the predetermined temperature is reached, this deflection producing the deactivation force making it possible to move the stop 5 away from the stop means 4C, and thus to interrupt the cooperation between the stop means 4C and the locking means 5.
  • the interruption of the mechanical cooperation between the stop means 4C and the locking means 5 thus causes the rise of the rod 4A, which causes the contact element 7 to be disconnected from both the first connector 3A and the second 3C connector, simultaneously.
  • the activation means formed by the bimetallic strip 6 produces a force which will move the locking means 5 away, which triggers the relaxation of the stress applied by the spring 8 to the rod 4A and the contact element 7.
  • the bimetallic strip 6 is arranged so that its maximum deflection in the deflected position is located at the free end 6B of the bimetallic strip 6.
  • the bimetallic strip 6 is not part of the connection circuit 3.
  • its function in the context of this alternative embodiment is not to route the current to the protection unit 2.
  • This current routing function is entirely assigned to the contact element 7, which establishes an electrical connection between the first and second connectors 3A, 3C.
  • the bimetallic strip 6 fulfills only thermal detection and deactivation functions of the locking means 5. This design particularity thus allows the bimetallic strip not to undergo parasitic thermal influences which could come from its own resistive character, since it is not appreciably crossed by any current.
  • the bimetallic strip 6 is not part of the connection circuit 3 makes it possible to avoid undesirable current loop effects, which could lead to the generation of mechanical forces damaging for the reliability and the operation of the device.
  • the device presented in Figures 1 and 2 is identical, except for the fact that the bimetallic strip / locking means 6, 5 is replaced by a system comprising a thermistor (CTN or CTP) as heat-sensitive means, said thermistor being associated with electromechanical or electromagnetic means forming actuating means, via suitable processing electronics. It is also conceivable to use a thermocouple or any other temperature sensor well known to those skilled in the art as a means sensitive to heat. An example of embodiment in the context of this variant is as follows. A thermistor detects the critical predetermined temperature by strongly changing the resistance.
  • This variation in resistance is analyzed and processed by an electronic circuit or an electrical device of the relay type, which functionally connects the thermistor to an actuating means, which is capable of providing a magnetic force sufficient to move a stop 5 away from the means of stop 4C.
  • the deactivation force is thus of an electromagnetic nature, whereas in the case where a bimetallic strip 6 is used, this force is of a mechanical nature.
  • FIGS. 1 and 2 Another embodiment of the protection device according to the invention will now be described. This embodiment is illustrated in Figures 3 and 4.
  • the general architecture of the variant of Figures 3 and 4 is generally similar to that of the variant shown in FIGS. 1 and 2.
  • the main differences lie in the production of the interrupting means 40.
  • the locking means 50 comprises a conductive element 50, for example metallic, electrically connected to the second connector 30C.
  • the conductive element 50 is mounted movable between on the one hand a closed position (shown in Figure 3) where it is in electrical contact with the first connector 30A to close the connection circuit 30 and on the other hand a position d opening (shown in FIG. 4) where it is distant from the first connector 30A so that the circuit 30 is open and the current no longer flows through the unit 20.
  • the interruption means 40 comprises an insulating screen 40 mounted to slide freely relative to the first and second connectors 30A, 30C, for example in a slide formed in a frame 70.
  • the screen 40 is made of an electrically insulating material. It can move by sliding between a first stop position (shown in FIG. 3) where it is in contact with the conductive element 50 when the latter is in the closed position, and a second stop and return position (shown in Figure 4) where it is interposed between the conductive element 50 and the first connector 30A, when the conductive element 50 is in the open position (as shown in Figure 4).
  • the heat-sensitive means and the actuating means 60 are combined, and are formed by a bimetallic strip 60, one of the ends 60A of which is fixed, by any suitable means and for example by a cold assembly process. of the clipping, crimping or riveting type to the second 30C connector.
  • Bimetallic strip 60 which is produced with conductive materials, is also electrically connected to the second connector 30C, which can be achieved by the simple assembly operation of the bimetallic strip 60 on the connector 30C.
  • the other end 60B of the bimetallic strip is free and is integral with the conductive element 50, which is formed for example by a plate or a metal rod.
  • the bimetallic strip is arranged to deflect when the critical predetermined temperature of the unit 20 is reached.
  • the bimetallic strip 60 is arranged so that its maximum deflection in the deflected position is located at the free end 6B of the bimetallic strip 6.
  • the bimetallic strip produces the deactivation force making it possible to distance the conductive element 50 of the first connector 30A, the conductive element 50 thereby releasing the insulating screen 40, which under the effect of gravity or of an elastic constraint means, of the spring type (not shown), falls and slides to abut in abutment against a support means 80 forming part of the frame, thereby coming to be interposed between the conductive element 50 and the first connector 30A (as shown in FIG. 4).
  • the presence of the insulating screen 40 prevents any subsequent contact of the conductive element 50 and the first connector 30A, which could occur when the bimetallic strip 60 resumes a natural configuration (not deflected) once the unit 20 has cooled.
  • an insulating screen 40 offers the advantage of preventing any risk of electric arc formation between the conductive element 50 and the connectors 30A.
  • a thermistor or any other element making it possible to capture the temperature
  • electromechanical or electromagnetic means in as a means of actuation.
  • interruption means 4, 40 of heat-sensitive means 6, 60 and of actuation means 6, 60 given previously have been given purely for information, the single bimetallic strip being however preferred.
  • an interrupting means mounted for rotation about an axis and comprising a torsion spring to operate in the manner of a ratchet, or even with an actuating means putting using an electric motor.
  • the protection device according to the invention has a resettable nature.
  • the thermal disconnection means used whether these are bimetallic strips or thermistors associated with electromechanical or electromagnetic means, have a reversible character, which allow them to resume their initial state when the temperature drops below the predetermined temperature. critical.
  • Such a functionality was prohibited in the device of the prior art implementing a weld as a means of thermal disconnection, since the weld was precisely destroyed when the predetermined critical temperature was reached.
  • the device according to the invention implements a positive action, in the form of a deactivation force, to achieve thermal disconnection, it also has a reversible character.
  • connection means of the kind of contact and attachment means provided between each module make it possible to functionally associate, that is to say electrically and thermally, the modules in a removable manner.
  • the invention finds its application in the design and manufacture of surge protection devices.

Abstract

The invention concerns a protective device (1, 10) for an electrical equipment comprising: a protective unit (2, 200) connected to the electrical equipment via a connection circuit (3, 30) including an electric current interrupting means (4, 40) mobile between a return position corresponding the opening of the circuit (3, 30) and a position closing the circuit (3, 30), said interrupting means (4, 40) being maintained in closed position by a locking means (5, 50); an opening means (6, 60) for the connection circuit (3, 30) when the temperature of the unit (2, 20) reaches a predetermined value, said opening means including means (6, 60) sensitive to the heat released by the unit (2, 20). The invention is characterized in that the heat sensitive means (6, 60) is operatively connected to an actuating means (6, 60) such that, when said predetermined temperature is reached, the actuating means (6, 60) produces a force deactivating the locking means (5, 50). The invention is useful as a protective device against surge voltages.

Description

DISPOSITIF DE PROTECTION CONTRE DES SURTENSIONS PROTECTION AGAINST OVERVOLTAGES
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention se rapporte au domaine technique général des dispositifs de protection d'équipement ou d'installation électriques, du genre appareil électrique, circuit ou réseau de distribution, contre des perturbations d'alimentation électrique.The present invention relates to the general technical field of devices for protecting electrical equipment or installations, of the electrical appliance, circuit or distribution network type, against disturbances of electrical supply.
La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de protection d'équipement électrique contre des perturbations de tension, telles que les surtensions, notamment dues à la foudre.The present invention relates more particularly to a device for protecting electrical equipment against voltage disturbances, such as overvoltages, in particular due to lightning.
La présente invention concerne un dispositif de protection d'équipement électrique contre des surtensions comprenant une unité de protection connectée à l'équipement électrique via un circuit de connexion, ledit circuit comprenant un premier connecteur connecté à l'équipement électrique, un deuxième connecteur connecté à l'unité de protection, ainsi qu'un moyen d'interruption de courant électrique mobile entre une position de rappel correspondant à l'ouverture du circuit et une position de fermeture du circuit, ledit moyen d'interruption comprenant une tige s'étendant entre une première extrémité pourvue d'un moyen d'arrêt et une deuxième extrémité, ladite tige étant montée à coulissement axial élastique entre une première position de butée et de rappel, correspondant à l'ouverture du circuit, et une deuxième position de butée, correspondant à la fermeture du circuit, ledit moyen d'arrêt coopérant avec un moyen de blocage pour maintenir la tige dans sa deuxième position de butée, ledit dispositif comprenant également un bilame. TECHNIQUE ANTERIEUREThe present invention relates to a device for protecting electrical equipment against overvoltages comprising a protection unit connected to electrical equipment via a connection circuit, said circuit comprising a first connector connected to electrical equipment, a second connector connected to the protection unit, as well as a means for interrupting electric current movable between a return position corresponding to the opening of the circuit and a position for closing the circuit, said interruption means comprising a rod extending between a first end provided with a stop means and a second end, said rod being mounted in elastic axial sliding between a first stop and return position, corresponding to the opening of the circuit, and a second stop position, corresponding when the circuit is closed, said stop means cooperating with a blocking means to hold the rod in s its second stop position, said device also comprising a bimetallic strip. PRIOR ART
Les dispositifs de protection d'équipement électrique contre les surtensions sont connus et couramment utilisés.Devices for protecting electrical equipment against overvoltages are known and commonly used.
De tels dispositifs, qui sont parfois désignés sous l'appellation parasurtenseur ou parafoudre, ont pour but d'écouler à la terre des courants de foudre, et d'écrêter des surtensions induites à des niveaux compatibles avec la tenue des équipements et matériels raccordée en aval des dispositifs de protection.The purpose of such devices, which are sometimes designated by the name surge protector or surge arrester, is to drain lightning currents to the earth, and to clip induced overvoltages at levels compatible with the behavior of the equipment and materials connected in downstream of protective devices.
Pour ce faire, ces dispositifs de protection sont généralement connectés entre la ou les phases alimentant l'équipement à protéger et la terre.To do this, these protection devices are generally connected between the phase or phases supplying the equipment to be protected and the earth.
En fonctionnement normal, ces dispositifs présentent une impédance très élevée afin de ne pas provoquer de court-circuit entre la phase alimentant l'équipement à protéger et la terre.In normal operation, these devices have a very high impedance so as not to cause a short circuit between the phase supplying the equipment to be protected and the earth.
Lorsque survient une surtension, par exemple due à un courant de foudre, l'impédance du dispositif chute à une valeur très faible, ce qui permet l'écoulement à la terre du courant de foudre.When an overvoltage occurs, for example due to a lightning current, the impedance of the device drops to a very low value, which allows the lightning current to flow to earth.
Lorsque l'épisode de surtension est achevé, le dispositif retrouve automatiquement son impédance élevée initiale.When the overvoltage episode is over, the device automatically returns to its initial high impedance.
Les dispositifs de protection connus mettent généralement en œuvre des varistances, c'est-à-dire des résistances ou impédances électriques dont la valeur de résistance ou d'impédance varie fortement en fonction de la tension appliquée. Dans l'utilisation de parafoudre, on utilise préférentiellement des varistances à oxyde métallique (MOV) ; ces varistances présentent une impédance très élevée tant que la tension à leur borne n'atteint pas une valeur seuil ; au-delà de ce seuil, l'impédance chute fortement.Known protection devices generally use varistors, that is to say electrical resistances or impedances, the resistance or impedance value of which varies greatly as a function of the applied voltage. In the use of arrester, metallic oxide varistors (MOV) are preferably used; these varistors have a very high impedance as long as the voltage at their terminal does not reach a threshold value; beyond this threshold, the impedance drops sharply.
Ainsi, en fonctionnement normal, c'est-à-dire à des niveaux de tension normaux, l'impédance de la varistance est suffisamment élevée pour que le courant qui la traverse pour s'écouler à la terre, appelé courant de fuite, soit négligeable (par exemple d'une intensité inférieure à un milliampère) .Thus, in normal operation, i.e. at normal voltage levels, the impedance of the varistor is high enough for the current flowing through it to flow to the ground, called leakage current, to be negligible (for example of an intensity lower than one milliampere).
Cependant, le vieillissement de la varistance sous tension, qui peut d'ailleurs être accéléré par des chocs de foudre, provoque une diminution graduelle de cette impédance et donc une augmentation de l'intensité du courant de fuite. Cette augmentation de courant de fuite engendre en conséquence un échauffement important de la varistance par effet Joule, échauffement qui lui- même contribue à la diminution de l'impédance et donc à l'augmentation de l'intensité du courant de fuite. Ce phénomène, appelé emballement thermique, a pour conséquence une augmentation considérable de la température de la surface de la varistance, qui peut par exemple être supérieure à 150°C. La chaleur dégagée par la varistance en fin de vie est transmise aux équipements et matériaux environnants, ce qui induit des risques graves d'incendie et / ou de court-circuit.However, the aging of the varistor under voltage, which can moreover be accelerated by lightning strikes, causes a gradual decrease in this impedance and therefore an increase in the intensity of the leakage current. This increase in leakage current consequently generates a significant heating of the varistor by the Joule effect, heating which itself contributes to the reduction of the impedance and therefore to the increase in the intensity of the leakage current. This phenomenon, called thermal runaway, results in a considerable increase in the temperature of the surface of the varistor, which can for example be greater than 150 ° C. The heat released by the varistor at the end of its life is transmitted to the surrounding equipment and materials, which induces serious risks of fire and / or short-circuit.
C'est pourquoi les normes internationales réglementant la conception des dispositifs de protection du genre parafoudre imposent que les varistances montées dans ces dispositifs soient équipées d'un système de déconnexion thermique déconnectant le dispositif de protection de l'équipement à protéger lorsque la température de la varistance dépasse une température critique prédéterminée. Cette déconnexion est généralement accompagnée d'un signal visuel indiquant à l'utilisateur que le dispositif de protection est à remplacer. Dans les dispositifs de protection connus à ce jour, tels que ceux par exemple décrits dans le brevet EP-0 987 803, la déconnexion thermique est obtenue par la fusion d'une soudure, ce qui libère une pièce élastique dont la détente ouvre le circuit électrique dans lequel est insérée l'impédance du dispositif de protection.This is why international standards regulating the design of protective devices of the lightning arrester type require that the varistors mounted in these devices be equipped with a thermal disconnection system disconnecting the protective device from the equipment to be protected when the temperature of the varistor exceeds a predetermined critical temperature. This disconnection is generally accompanied by a visual signal indicating to the user that the protection device is to be replaced. In the protection devices known to date, such as those described for example in patent EP-0 987 803, the thermal disconnection is obtained by the fusion of a weld, which releases an elastic part whose expansion opens the circuit in which the impedance of the protection device is inserted.
Ce dispositif de l'art antérieur, s'il donne généralement satisfaction, présente cependant un certain nombre d'inconvénients.This device of the prior art, while generally satisfactory, has however a certain number of drawbacks.
Ainsi, les composants internes des dispositifs de protection connus sont généralement assemblés par soudage. Or, lorsque la température critique de varistance est atteinte, seule la soudure du déconnecteur thermique doit fondre, ce qui implique que le point de fusion de cette soudure doit être plus bas que celui des autres soudures mises en oeuvre à des fins d'assemblage dans le dispositif. Cela impose de recourir à des soudures à basse température, qui outre leur prix plus élevé, sont de mise en oeuvre très délicate et referment en général des matériaux polluants du genre plomb ou cadmium. De plus, le soudage, qui de manière générale est un procédé complexe, s'avère particulièrement difficile à mettre en oeuvre dans le cas de soudures à basse température. Ainsi, il est quasiment impossible en pratique d'obtenir des soudures de bonne qualité avec une température de fusion très basse. Dès lors, les limitations de température permises par le déconnecteur thermique sont loin d'être optimales.Thus, the internal components of the known protection devices are generally assembled by welding. However, when the critical varistor temperature is reached, only the solder of the thermal disconnector must melt, which implies that the melting point of this solder must be lower than that of the other welds used for assembly purposes in the device. This requires the use of low temperature solders, which in addition to their higher price, are very delicate to use and generally close up polluting materials such as lead or cadmium. In addition, welding, which in general is a complex process, proves to be particularly difficult to implement in the case of low temperature welds. Thus, it is almost impossible in practice to obtain good quality welds with a very low melting temperature. Therefore, the temperature limits allowed by the thermal disconnector are far from optimal.
EXPOSE DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
Les objets assignés à l'invention visent en conséquence à porter remède aux différents inconvénients énumérés précédemment et à proposer un nouveau dispositif de protection d'équipement électrique contre les surtensions qui permette une déconnexion thermique précise et rapide. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de protection d'équipement électrique contre des surtensions qui soit d'une conception particulièrement simple et fiable.The objects assigned to the invention therefore aim to remedy the various drawbacks listed above and to propose a new device for protecting electrical equipment against overvoltages which allows precise and rapid thermal disconnection. Another object of the invention is to propose a new device for protecting electrical equipment against overvoltages which is of a particularly simple and reliable design.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de ' protection d'équipement électrique contre des surtensions dont la fabrication est simple et bon marché.Another object of the invention is to propose a new device for protecting electrical equipment against overvoltages, the manufacture of which is simple and inexpensive.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de protection d'équipement électrique contre des surtensions dont le niveau de sécurité est renforcé.Another object of the invention is to propose a new device for protecting electrical equipment against overvoltages the safety level of which is reinforced.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de protection d'équipement électrique contre des surtensions dont l'utilisation et la maintenance sont facilitées.Another object of the invention is to propose a new device for protecting electrical equipment against overvoltages whose use and maintenance are facilitated.
Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un dispositif de protection d'équipement électrique contre des surtensions comprenant une unité de protection connectée à l'équipement électrique via un circuit de connexion, ledit circuit comprenant un premier connecteur connecté à l'équipement électrique, un deuxième connecteur connecté à l'unité de protection, ainsi qu'un moyen d'interruption de courant électrique mobile entre une position de rappel correspondant à l'ouverture du circuit et une position de fermeture du circuit, ledit moyen d'interruption comprenant une tige s'étendant entre une première extrémité pourvue d'un moyen d'arrêt et une deuxième extrémité, ladite tige étant montée à coulissement axial élastique entre une première position de butée et de rappel, correspondant à l'ouverture du circuit, et une deuxième position de butée, correspondant à la fermeture du circuit, ledit moyen d'arrêt coopérant avec un moyen de blocage pour maintenir la tige dans sa deuxième position de butée, ledit dispositif comprenant également un bilame et étant caractérisé en ce que la deuxième extrémité de la tige est pourvue d'un élément de contact établissant un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs lorsque la tige se trouve en deuxième position de butée, le bilame étant d'une part agencé dans le dispositif pour être sensible à la chaleur dégagée par l'unité et d'autre part conçu de façon à ce que lorsque la température de l'unité atteint une valeur critique prédéterminée, il produise une force de désactivation du moyen de blocage, en vue de faire passer le moyen d'interruption en position d'ouverture du circuit de connexion.The objects assigned to the invention are achieved using a device for protecting electrical equipment against overvoltages comprising a protection unit connected to the electrical equipment via a connection circuit, said circuit comprising a first connector connected to electrical equipment, a second connector connected to the protection unit, as well as a means of interrupting electric current movable between a return position corresponding to the opening of the circuit and a position for closing the circuit, said interrupting means comprising a rod extending between a first end provided with a stop means and a second end, said rod being mounted in elastic axial sliding between a first stop and return position, corresponding to the opening of the circuit, and a second stop position, corresponding to the closing of the circuit, said stop means cooperating with block means age to maintain the rod in its second stop position, said device also comprising a bimetallic strip and being characterized in that the second end of the rod is provided with a contact element establishing electrical contact between the first and second connectors when the rod is in the second stop position, the bimetal strip being arranged on the one hand in the device to be sensitive to the heat released by the unit and on the other hand designed so that when the temperature of the unit reaches a predetermined critical value, it produces a deactivation force of the blocking means, in order to pass the means of interruption in the open position of the connection circuit.
DESCRIPTIF SOMMAIRE DES DESSINSSUMMARY OF DRAWINGS
D'autres particularités et avantages de l'invention seront mieux compris à la lumière de la description qui suit et des dessins annexés, donnés à titre purement illustratif et non limitatif, dans lesquels :Other features and advantages of the invention will be better understood in the light of the description which follows and of the appended drawings, given purely by way of non-limiting illustration, in which:
- La figure 1 illustre, selon une vue schématique, une première variante de réalisation d'un dispositif de protection d'équipement électrique conforme à l'invention, dans une configuration où la température de l'unité de protection est inférieure à la valeur critique de déconnexion thermique.- Figure 1 illustrates, in a schematic view, a first alternative embodiment of a device for protecting electrical equipment according to the invention, in a configuration where the temperature of the protection unit is below the critical value thermal disconnection.
- La figure 2 illustre, selon une vue schématique, le dispositif de la figure 1 , dans une configuration où la température de l'unité de protection a atteint ou dépassé la valeur critique de déconnexion thermique.- Figure 2 illustrates, in a schematic view, the device of Figure 1, in a configuration where the temperature of the protection unit has reached or exceeded the critical value of thermal disconnection.
- La figure 3 illustre, selon une vue schématique, une deuxième variante de réalisation d'un dispositif de protection conforme à l'invention, dans une configuration où la température de l'unité de protection est inférieure à la valeur critique de déconnexion thermique. - La figure 4 illustre, selon une vue schématique, le dispositif de protection de la figure 3, dans une configuration où la température de l'unité de protection a atteint ou dépassé la valeur critique de déconnexion thermique.- Figure 3 illustrates, in a schematic view, a second alternative embodiment of a protection device according to the invention, in a configuration where the temperature of the protection unit is below the critical value of thermal disconnection. - Figure 4 illustrates, in a schematic view, the protection device of Figure 3, in a configuration where the temperature of the protection unit has reached or exceeded the critical value of thermal disconnection.
MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTIONBEST WAY TO IMPLEMENT THE INVENTION
Les figures 1 à 4 représentent une première et une deuxième variantes de réalisation d'un dispositif 1 , 10 de protection d'équipement électrique contre des surtensions. Par équipement électrique, on entend ici tout type d'appareil, instrument, installation, réseau, circuit électrique ou de télécommunication susceptible d'être sujet à des aléas d'alimentation électrique du point de vue de la tension et notamment des surtensions dues à la foudre.Figures 1 to 4 show a first and a second alternative embodiment of a device 1, 10 for protecting electrical equipment against overvoltages. By electrical equipment is meant here any type of apparatus, instrument, installation, network, electrical or telecommunications circuit liable to be subject to electrical supply hazards from the point of view of voltage and in particular overvoltages due to the lightning.
Le dispositif de protection 1 , 10 conforme à l'invention comprend une unité de protection 2, 20, qui est par exemple constituée par une varistance, c'est- à-dire un composant dont l'impédance (ou la résistance) est variable en fonction de la tension appliquée à la varistance. L'utilisation de tels composants dans une application de protection contre les surtensions est bien connue de l'homme du métier, et ne sera donc pas explicitée plus avant.The protection device 1, 10 according to the invention comprises a protection unit 2, 20, which is for example constituted by a varistor, that is to say a component whose impedance (or resistance) is variable depending on the voltage applied to the varistor. The use of such components in a surge protection application is well known to those skilled in the art, and will therefore not be explained further.
Dans le cadre de l'invention, une unité de protection 2, 20 comprendra ainsi de façon préférentielle une ou plusieurs varistances à oxyde métallique (MOV).In the context of the invention, a protection unit 2, 20 will thus preferably comprise one or more metal oxide varistors (MOV).
L'unité de protection 2, 20 est connectée à l'équipement électrique à protéger (non représenté) via un circuit de connexion 3, 30.The protection unit 2, 20 is connected to the electrical equipment to be protected (not shown) via a connection circuit 3, 30.
La connexion d'une unité de protection 2, 20 parafoudre à un équipement à protéger est également bien connue de l'homme du métier, et les différentes possibilités de connexion ne seront pas explicitées ici. Tel que cela est représenté aux figures, le circuit de connexion comprend au moins deux électrodes 3A, 3B, 30A, 30B, de façon à pouvoir connecter électriquement, par exemple en parallèle, une unité de protection 2, 20 entre une phase à protéger, et la terre ou le neutre, ou encore à une autre phase.The connection of a protection unit 2, 20 arrester to an equipment to be protected is also well known to those skilled in the art, and the various connection possibilities will not be explained here. As shown in the figures, the connection circuit comprises at least two electrodes 3A, 3B, 30A, 30B, so as to be able to connect electrically, for example in parallel, a protection unit 2, 20 between a phase to be protected, and earth or neutral, or yet another phase.
Avantageusement, le circuit de connexion 3, 30 comprend un premier connecteur 3A, 30A connecté électriquement à l'équipement électrique ainsi qu'un deuxième connecteur 3C, 30C connecté électriquement à l'unité de protection 2, 20. Les premier et deuxième connecteurs 3A, 3C, 30A, 30C sont réalisés en tout matériau conducteur bien connu de l'homme du métier.Advantageously, the connection circuit 3, 30 comprises a first connector 3A, 30A electrically connected to the electrical equipment as well as a second connector 3C, 30C electrically connected to the protection unit 2, 20. The first and second connectors 3A , 3C, 30A, 30C are made of any conductive material well known to those skilled in the art.
Le circuit de connexion 3, 30 comprend également un moyen d'interruption 4, 40 de courant électrique. Ledit moyen d'interruption 4, 40 de courant électrique est monté mobile relativement au reste du dispositif 1 , 10 entre une position de rappel (représentée aux figures 2 et 4) correspondant à l'ouverture du circuit 3, 30 et une position de fermeture du circuit 3, 30 (représentée aux figures 1 et 3). En fonctionnement normal, le moyen d'interruption 4, 40 est maintenu en position de fermeture du circuit 3, 30 par un moyen de blocage 5, 50.The connection circuit 3, 30 also includes an interruption means 4, 40 of electric current. Said means of interrupting 4, 40 of electric current is mounted movable relative to the rest of the device 1, 10 between a return position (shown in Figures 2 and 4) corresponding to the opening of the circuit 3, 30 and a closed position circuit 3, 30 (shown in Figures 1 and 3). In normal operation, the interrupting means 4, 40 is kept in the closed position of the circuit 3, 30 by a locking means 5, 50.
Le dispositif de protection 1 , 10 conforme à l'invention comprend également un moyen d'ouverture 6, 60 du circuit de connexion 3, 30 lorsque la température de l'unité 2, 20 atteint une valeur prédéterminée critique, au-delà de laquelle la chaleur dégagée par l'unité de protection 2, 20 risque d'endommager ou d'incendier les éléments environnants. Le moyen d'ouverture 6, 60 forme ainsi un moyen de déconnexion thermique, qui permet de déclencher le passage du moyen d'interruption 4, 40 en position ouverte. Dans cette position ouverte, l'unité de protection 2, 20 n'est plus traversée par un courant, et cesse donc de chauffer, ce qui élimine le risque mentionné précédemment. Selon l'invention, le moyen d'ouverture 6, 60 comprend un moyen 6, 60 sensible à la chaleur dégagée par l'unité 2, 20, que ce soit par rayonnement et/ou conduction et/ou convection.The protection device 1, 10 according to the invention also comprises means 6, 60 for opening the connection circuit 3, 30 when the temperature of the unit 2, 20 reaches a predetermined critical value, beyond which the heat given off by the protection unit 2, 20 may damage or set fire to the surrounding elements. The opening means 6, 60 thus forms a thermal disconnection means, which makes it possible to trigger the passage of the interrupting means 4, 40 in the open position. In this open position, the protection unit 2, 20 is no longer traversed by a current, and therefore ceases to heat, which eliminates the risk mentioned above. According to the invention, the opening means 6, 60 comprises means 6, 60 sensitive to the heat given off by the unit 2, 20, whether by radiation and / or conduction and / or convection.
En d'autres termes, le moyen sensible à la chaleur 6, 60 est agencé dans le dispositif pour détecter de façon directe l'atteinte, par l'unité 2, 20, d'une température critique prédéterminée.In other words, the heat-sensitive means 6, 60 is arranged in the device for directly detecting the achievement, by the unit 2, 20, of a predetermined critical temperature.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le moyen 6, 60 sensible à la chaleur est relié fonctionnellement à un moyen d'actionnement 6, 60 pour que, lorsque ladite température prédéterminée critique de l'unité 2, 20 est atteinte, le moyen d'actionnement 6, 60 produise une force de désactivation du moyen de blocage 5, 50, en vue de faire passer le moyen d'interruption 4, 40 en position d'ouverture du circuit de connexion 3, 30, tel que cela est représenté aux figures 2 et 4.According to an essential characteristic of the invention, the means 6, 60 sensitive to heat is functionally connected to an actuating means 6, 60 so that, when said critical predetermined temperature of the unit 2, 20 is reached, the means actuation 6, 60 produces a deactivation force of the locking means 5, 50, in order to move the interrupting means 4, 40 to the open position of the connection circuit 3, 30, as shown Figures 2 and 4.
Ainsi, lorsque le moyen 6, 60 sensible à la chaleur détecte que la température prédéterminée critique de l'unité est atteinte, le moyen d'actionnement 6, 60 exerce une action positive de déclenchement du moyen d'interruption 4, 40 de courant électrique.Thus, when the means 6, 60 sensitive to heat detects that the critical predetermined temperature of the unit is reached, the actuating means 6, 60 exerts a positive action of triggering the means of interruption 4, 40 of electric current .
Dans une première variante de réalisation illustrée aux figures 1 et 2, le moyen d'interruption 4 comprend une tige 4A s'étendant axialement entre une première et une deuxième extrémités distinctes 4B, 4D.In a first variant embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, the interrupting means 4 comprises a rod 4A extending axially between a first and a separate second end 4B, 4D.
Par tige, on entend ici tout élément de type équipage mobile ou curseur, qui ne présente pas forcément une géométrie longiligne.By rod is meant here any element of the moving equipment or slider type, which does not necessarily have a slender geometry.
La première extrémité 4B est pourvue d'un moyen d'arrêt 4C, formé par exemple par une collerette, tandis que sa deuxième extrémité 4D est pourvue d'un élément de contact 7, réalisé en un matériau conducteur de courant électrique. Dans cette première variante de réalisation, le moyen d'arrêt 4C est distinct de l'élément de contact 7. En d'autres termes, le moyen d'arrêt 40 n'assure de préférence pas de fonction de conduction du courant, tandis que l'élément de contact 7 assure au contraire de préférence une unique fonction de conduction électrique.The first end 4B is provided with a stop means 4C, formed for example by a flange, while its second end 4D is provided with a contact element 7, made of a conductive material of Electric power. In this first alternative embodiment, the stop means 4C is distinct from the contact element 7. In other words, the stop means 40 preferably does not provide a current conduction function, while on the contrary, the contact element 7 preferably performs a single electrical conduction function.
La tige 4A est montée à coulissement axial élastique, par exemple à encontre d'un ressort de compression 8, entre une première position de butée et de rappel, correspondant à l'ouverture du circuit 3 (représentée à la figure 2) et une deuxième position de butée (représentée à la figure 1), correspondant à la fermeture du circuit 3, dans laquelle l'élément de contact 7 établit un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs 3A, 3C. Le moyen d'arrêt 4C coopère, par exemple en appui ou en accrochage, avec le moyen de blocage 5 pour maintenir la tige 4A dans sa deuxième position de butée, correspondant au fonctionnement normal du dispositif de protection. Ainsi, le moyen d'interruption 4 est précontraint dans la position de fermeture (représentée à la figure 1) par le moyen de blocage 5.The rod 4A is mounted in elastic axial sliding, for example against a compression spring 8, between a first stop and return position, corresponding to the opening of the circuit 3 (shown in FIG. 2) and a second stop position (shown in Figure 1), corresponding to the closure of the circuit 3, in which the contact element 7 establishes electrical contact between the first and second connectors 3A, 3C. The stop means 4C cooperates, for example in support or hooking, with the blocking means 5 to maintain the rod 4A in its second stop position, corresponding to the normal operation of the protection device. Thus, the interrupting means 4 is prestressed in the closed position (shown in FIG. 1) by the locking means 5.
De manière préférentielle, le moyen sensible à la chaleur et le moyen d'actionnement sont confondus et sont formés par un bilame 6. Les bilames sont des éléments bien connus en tant que tels. Ils sont réalisés par l'accolement de deux lames métalliques aux caractéristiques de dilatation différentes, de telle sorte qu'à un certain niveau de température, qui correspond ici à la température prédéterminée critique, le bilame va se déformer pour opérer une déflexion (représentée à la figure 2).Preferably, the heat-sensitive means and the actuation means are combined and are formed by a bimetallic strip 6. Bimetallic strips are elements well known as such. They are made by joining two metal blades with different expansion characteristics, so that at a certain temperature level, which here corresponds to the critical predetermined temperature, the bimetallic strip will deform to operate a deflection (shown in Figure 2).
Les bilames permettent ainsi de réaliser une double fonction de détection thermique et d'actionnement, via leur déflexion. Dans la première variante de réalisation décrite ci-avant, un bilame 6, de préférence unique, assure ainsi à la fois une fonction de moyen sensible à la chaleur et une fonction de moyen d'actionnement.The bimetallic strips thus make it possible to carry out a double function of thermal detection and actuation, via their deflection. In the first alternative embodiment described above, a bimetallic strip 6, preferably unique, thus ensures both a function of means sensitive to heat and a function of actuating means.
A cette fin, le bilame 6 est spécifiquement agencé, c'est-à-dire monté et positionné dans le dispositif, pour être sensible à la chaleur dégagée par l'unité 2, de façon à détecter l'atteinte par cette dernière de la température prédéterminée signant un niveau de vieillissement de l'unité incompatible avec les exigences de sécurité. De façon préférentielle, le bilame 6 est ainsi monté pour être majoritairement sensible à la chaleur de l'unité 2, à l'exclusion d'autres phénomènes thermiques.To this end, the bimetallic strip 6 is specifically arranged, that is to say mounted and positioned in the device, to be sensitive to the heat given off by the unit 2, so as to detect the reaching by the latter of the predetermined temperature signifying a level of aging of the unit incompatible with safety requirements. Preferably, the bimetallic strip 6 is thus mounted so as to be mainly sensitive to the heat of the unit 2, to the exclusion of other thermal phenomena.
Le bilame 6 est par ailleurs conçu, notamment du point de vue de sa capacité de déflexion, pour produire, en défléchissant lorsque la température prédéterminée est atteinte, une force de désactivation du moyen de blocage 5, engendrant la libération de la tige 4A et par conséquent le passage du moyen d'interruption 4 de sa position de fermeture à sa position d'ouverture du circuit 3.The bimetallic strip 6 is moreover designed, in particular from the point of view of its deflection capacity, to produce, by deflecting when the predetermined temperature is reached, a force for deactivating the locking means 5, causing the release of the rod 4A and by Consequently the passage of the interrupting means 4 from its closed position to its open position of the circuit 3.
Avantageusement, une des extrémités 6A du bilame 6 est montée fixe par rapport aux premier et deuxième connecteurs 3A, 3C. De façon préférentielle, cette extrémité du bilame 6 est encastrée dans le deuxième connecteur par un procédé d'assemblage à froid, du genre clipsage, sertissage ou rivetage. L'autre extrémité 6B du bilame 6 est libre et pourvue d'une butée 5 formant moyen de blocage. La butée 5 est par exemple constituée par une plaque rapportée sur l'extrémité libre 6B par tout moyen connu. Le bilame 6 est choisi et agencé pour défléchir lorsque la température prédéterminée est atteinte, cette déflexion produisant la force de désactivation permettant d'éloigner la butée 5 du moyen d'arrêt 4C, et d'interrompre ainsi la coopération entre le moyen d'arrêt 4C et le moyen de blocage 5. L'interruption de la coopération mécanique entre le moyen d'arrêt 4C et le moyen de blocage 5 provoque ainsi la montée de la tige 4A, ce qui occasionne la déconnexion de l'élément de contact 7 à la fois du premier connecteur 3A et du deuxième connecteur 3C, de manière simultanée.Advantageously, one of the ends 6A of the bimetallic strip 6 is mounted fixed relative to the first and second connectors 3A, 3C. Preferably, this end of the bimetallic strip 6 is embedded in the second connector by a cold assembly process, of the clipping, crimping or riveting type. The other end 6B of the bimetallic strip 6 is free and provided with a stop 5 forming a locking means. The stop 5 is for example constituted by a plate attached to the free end 6B by any known means. The bimetallic strip 6 is chosen and arranged to deflect when the predetermined temperature is reached, this deflection producing the deactivation force making it possible to move the stop 5 away from the stop means 4C, and thus to interrupt the cooperation between the stop means 4C and the locking means 5. The interruption of the mechanical cooperation between the stop means 4C and the locking means 5 thus causes the rise of the rod 4A, which causes the contact element 7 to be disconnected from both the first connector 3A and the second 3C connector, simultaneously.
Cette double déconnexion franche, obtenue par la séparation de l'élément de contact 7 à la fois du premier et du deuxième connecteur 3A, 3C, confère une excellente fiabilité au dispositif conforme à l'invention.This frank double disconnection, obtained by the separation of the contact element 7 from both the first and the second connector 3A, 3C, gives excellent reliability to the device according to the invention.
Ainsi, le moyen d'activation formé par le bilame 6 produit une force qui va éloigner le moyen de blocage 5, ce qui déclenche la relaxation de la contrainte appliquée par le ressort 8 à la tige 4A et l'élément de contact 7.Thus, the activation means formed by the bimetallic strip 6 produces a force which will move the locking means 5 away, which triggers the relaxation of the stress applied by the spring 8 to the rod 4A and the contact element 7.
De manière préférentielle, le bilame 6 est agencé de façon à ce que sa flèche maximum en position défléchie se situe au niveau de l'extrémité libre 6B du bilame 6.Preferably, the bimetallic strip 6 is arranged so that its maximum deflection in the deflected position is located at the free end 6B of the bimetallic strip 6.
De manière préférentielle, dans la première variante de réalisation décrite ci- avant, le bilame 6 ne fait pas partie du circuit de connexion 3. En d'autres termes, quand bien même le bilame 6 présente un caractère intrinsèquement conducteur d'électricité, sa fonction dans le cadre de cette variante de réalisation n'est pas d'acheminer le courant vers l'unité de protection 2.Preferably, in the first alternative embodiment described above, the bimetallic strip 6 is not part of the connection circuit 3. In other words, even though the bimetallic strip 6 has an intrinsically electrically conductive nature, its function in the context of this alternative embodiment is not to route the current to the protection unit 2.
Cette fonction d'acheminement du courant est entièrement dévolue à l'élément de contact 7, qui établit une liaison électrique entre les premier et deuxième connecteurs 3A, 3C. Le bilame 6 remplit quant à lui uniquement des fonctions de détection thermique et de désactivation du moyen de blocage 5. Cette particularité de conception permet ainsi au bilame de ne pas subir d'influences thermiques parasites qui pourraient provenir de son propre caractère résistif, puisqu'il n'est sensiblement traversé par aucun courant.This current routing function is entirely assigned to the contact element 7, which establishes an electrical connection between the first and second connectors 3A, 3C. The bimetallic strip 6 fulfills only thermal detection and deactivation functions of the locking means 5. This design particularity thus allows the bimetallic strip not to undergo parasitic thermal influences which could come from its own resistive character, since it is not appreciably crossed by any current.
De plus, le fait que le bilame 6 ne fasse pas partie du circuit de connexion 3 permet d'éviter des effets de boucle de courant indésirables, qui pourraient conduire à la génération de forces mécaniques dommageables pour la fiabilité et le fonctionnement du dispositif.In addition, the fact that the bimetallic strip 6 is not part of the connection circuit 3 makes it possible to avoid undesirable current loop effects, which could lead to the generation of mechanical forces damaging for the reliability and the operation of the device.
Dans une autre variante de réalisation non représentée aux figures, on reprend le dispositif présenté aux figures 1 et 2 à l'identique, à l'exception du fait que l'ensemble bilame / moyen de blocage 6, 5 est remplacé par un système comprenant une thermistance (CTN ou CTP) en tant que moyen sensible à la chaleur, ladite thermistance étant associée à un moyen électromécanique ou électromagnétique formant moyen d'actionnement, via une électronique de traitement adaptée. Il est également envisageable d'utiliser un thermocouple ou tout autre capteur de température bien connu de l'homme du métier en tant que moyen sensible à la chaleur. Un exemple de réalisation dans le cadre de cette variante est le suivant. Une thermistance détecte la température prédéterminée critique en changeant fortement de résistance. Cette variation de résistance est analysée et traitée par un circuit électronique ou un appareil électrique du genre relais, qui relie fonctionnellement la thermistance à un moyen d'actionnement, lequel est susceptible de fournir une force magnétique suffisante pour éloigner une butée 5 du moyen d'arrêt 4C. La force de désactivation est ainsi de nature électromagnétique, alors que dans le cas où l'on met en œuvre un bilame 6, cette force est de nature mécanique.In another variant embodiment not shown in the figures, the device presented in Figures 1 and 2 is identical, except for the fact that the bimetallic strip / locking means 6, 5 is replaced by a system comprising a thermistor (CTN or CTP) as heat-sensitive means, said thermistor being associated with electromechanical or electromagnetic means forming actuating means, via suitable processing electronics. It is also conceivable to use a thermocouple or any other temperature sensor well known to those skilled in the art as a means sensitive to heat. An example of embodiment in the context of this variant is as follows. A thermistor detects the critical predetermined temperature by strongly changing the resistance. This variation in resistance is analyzed and processed by an electronic circuit or an electrical device of the relay type, which functionally connects the thermistor to an actuating means, which is capable of providing a magnetic force sufficient to move a stop 5 away from the means of stop 4C. The deactivation force is thus of an electromagnetic nature, whereas in the case where a bimetallic strip 6 is used, this force is of a mechanical nature.
Un autre mode de réalisation du dispositif de protection conforme à l'invention va être maintenant décrit. Ce mode de réalisation est illustré aux figures 3 et 4. L'architecture générale de la variante des figures 3 et 4 est globalement similaire à celle de la variante représentée aux figures 1 et 2. Les différences principales résident dans la réalisation du moyen d'interruption 40.Another embodiment of the protection device according to the invention will now be described. This embodiment is illustrated in Figures 3 and 4. The general architecture of the variant of Figures 3 and 4 is generally similar to that of the variant shown in FIGS. 1 and 2. The main differences lie in the production of the interrupting means 40.
En effet, le moyen de blocage 50 comprend un élément conducteur 50, par exemple métallique, relié électriquement au deuxième connecteur 30C. L'élément conducteur 50 est monté mobile entre d'une part une position de fermeture (représentée à la figure 3) où il est en contact électrique avec le premier connecteur 30A pour fermer le circuit de connexion 30 et d'autre part une position d'ouverture (représentée à la figure 4) où il est éloigné du premier connecteur 30A de telle façon que le circuit 30 est ouvert et que le courant ne traverse plus l'unité 20.Indeed, the locking means 50 comprises a conductive element 50, for example metallic, electrically connected to the second connector 30C. The conductive element 50 is mounted movable between on the one hand a closed position (shown in Figure 3) where it is in electrical contact with the first connector 30A to close the connection circuit 30 and on the other hand a position d opening (shown in FIG. 4) where it is distant from the first connector 30A so that the circuit 30 is open and the current no longer flows through the unit 20.
Le moyen d'interruption 40 comprend un écran isolant 40 monté à coulissement libre relativement aux premier et deuxième connecteurs 30A, 30C, par exemple dans une glissière formée dans un bâti 70. L'écran 40 est réalisé en un matériau isolant électriquement. Il peut évoluer par coulissement entre une première position de butée (représentée à la figure 3) où il est en appui sur l'élément conducteur 50 lorsque ce dernier est en position de fermeture, et une deuxième position de butée et de rappel (représentée à la figure 4) où il vient s'interposer entre l'élément conducteur 50 et le premier connecteur 30A, lorsque l'élément conducteur 50 est en position d'ouverture (tel que cela est représenté à la figure 4).The interruption means 40 comprises an insulating screen 40 mounted to slide freely relative to the first and second connectors 30A, 30C, for example in a slide formed in a frame 70. The screen 40 is made of an electrically insulating material. It can move by sliding between a first stop position (shown in FIG. 3) where it is in contact with the conductive element 50 when the latter is in the closed position, and a second stop and return position (shown in Figure 4) where it is interposed between the conductive element 50 and the first connector 30A, when the conductive element 50 is in the open position (as shown in Figure 4).
Avantageusement, le moyen sensible à la chaleur et le moyen d'actionnement 60 sont confondus, et sont formés par un bilame 60 dont l'une des extrémités 60A est fixée, par tout moyen approprié et par exemple par un procédé d'assemblage à froid du genre clipsage, sertissage ou rivetage au deuxième connecteur 30C. Le bilame 60, qui est réalisé avec des matériaux conducteurs, est également relié électriquement au deuxième connecteur 30C, ce qui peut être réalisé par la simple opération d'assemblage du bilame 60 sur le connecteur 30C.Advantageously, the heat-sensitive means and the actuating means 60 are combined, and are formed by a bimetallic strip 60, one of the ends 60A of which is fixed, by any suitable means and for example by a cold assembly process. of the clipping, crimping or riveting type to the second 30C connector. Bimetallic strip 60, which is produced with conductive materials, is also electrically connected to the second connector 30C, which can be achieved by the simple assembly operation of the bimetallic strip 60 on the connector 30C.
L'autre extrémité 60B du bilame est libre et est solidaire de l'élément conducteur 50, lequel est formé par exemple par une plaque ou une tige métallique.The other end 60B of the bimetallic strip is free and is integral with the conductive element 50, which is formed for example by a plate or a metal rod.
Le bilame est agencé pour défléchir lorsque la température prédéterminée critique de l'unité 20 est atteinte. De façon préférentielle, le bilame 60 est agencé de façon à ce que sa flèche maximum en position défléchie se situe au niveau de l'extrémité libre 6B du bilame 6. Par cette déflexion, le bilame produit la force de désactivation permettant d'éloigner l'élément conducteur 50 du premier connecteur 30A, l'élément conducteur 50 libérant ainsi subséquemment l'écran isolant 40, qui sous l'effet de la gravité ou d'un moyen de contrainte élastique, du genre ressort (non représenté), tombe et glisse pour venir s'appuyer en butée contre un moyen support 80 faisant partie du bâti, en venant ainsi s'interposer entre l'élément conducteur 50 et le premier connecteur 30A (tel que cela est représenté à la figure 4). Ainsi, la présence de l'écran isolant 40 empêche tout contact ultérieur de l'élément conducteur 50 et du premier connecteur 30A, qui pourrait survenir lorsque le bilame 60 reprend une configuration naturelle (non défléchie) une fois l'unité 20 refroidie.The bimetallic strip is arranged to deflect when the critical predetermined temperature of the unit 20 is reached. Preferably, the bimetallic strip 60 is arranged so that its maximum deflection in the deflected position is located at the free end 6B of the bimetallic strip 6. By this deflection, the bimetallic strip produces the deactivation force making it possible to distance the conductive element 50 of the first connector 30A, the conductive element 50 thereby releasing the insulating screen 40, which under the effect of gravity or of an elastic constraint means, of the spring type (not shown), falls and slides to abut in abutment against a support means 80 forming part of the frame, thereby coming to be interposed between the conductive element 50 and the first connector 30A (as shown in FIG. 4). Thus, the presence of the insulating screen 40 prevents any subsequent contact of the conductive element 50 and the first connector 30A, which could occur when the bimetallic strip 60 resumes a natural configuration (not deflected) once the unit 20 has cooled.
De plus, la présence d'un écran isolant 40 offre l'avantage de prévenir tout risque de formation d'arc électrique entre l'élément conducteur 50 et les connecteurs 30A.In addition, the presence of an insulating screen 40 offers the advantage of preventing any risk of electric arc formation between the conductive element 50 and the connectors 30A.
Dans cette variante, il est également envisageable, d'utiliser en lieu et place du bilame 60 une thermistance (ou tout autre élément permettant de capter la température) en tant que moyen sensible à la chaleur, ainsi qu'un moyen électromécanique ou électromagnétique en tant que moyen d'actionnement. Les exemples de moyens d'interruption 4, 40 de moyens sensibles à la chaleur 6, 60 et de moyens d'actionnement 6, 60 donnés précédemment ne l'ont été qu'à titre purement indicatif, le bilame unique étant toutefois préféré.In this variant, it is also conceivable to use, in place of the bimetallic strip 60, a thermistor (or any other element making it possible to capture the temperature) as a means sensitive to heat, as well as an electromechanical or electromagnetic means in as a means of actuation. The examples of interruption means 4, 40 of heat-sensitive means 6, 60 and of actuation means 6, 60 given previously have been given purely for information, the single bimetallic strip being however preferred.
Ainsi, on pouvait imaginer d'autres variantes avec par exemple un moyen d'interruption monté à rotation autour d'un axe et comprenant un ressort de torsion pour fonctionner à la manière d'un cliquet, ou encore avec un moyen d'actionnement mettant en œuvre un moteur électrique.Thus, one could imagine other variants with for example an interrupting means mounted for rotation about an axis and comprising a torsion spring to operate in the manner of a ratchet, or even with an actuating means putting using an electric motor.
On voit donc qu'il existe une multitude de variantes de réalisation de l'invention, et qu'il est tout à fait envisageable de mettre en œuvre des moyens différents des exemples précédemment mentionnés sans pour autant sortir du cadre de l'invention.It can therefore be seen that there are a multitude of variant embodiments of the invention, and that it is entirely possible to implement means different from the examples mentioned above without going beyond the ambit of the invention.
Il est particulièrement intéressant de noter que le dispositif de protection conforme à l'invention, représenté aux figures 1 à 4, présente un caractère réarmable. En effet, les moyens de déconnexion thermique mis en œuvre, que ce soit des bilames ou des thermistances associés à des moyens électromécaniques ou électromagnétiques présentent un caractère réversible, qui leur permettent de reprendre leur état initial lorsque la température redescend en dessous de la température prédéterminée critique. Un telle fonctionnalité était interdite au dispositif de l'art antérieur mettant en œuvre une soudure en tant que moyen de déconnexion thermique, puisque la soudure était précisément détruite lorsque la température prédéterminée critique était atteinte. Ainsi, outre le fait que le dispositif conforme à l'invention met en œuvre une action positive, sous la forme d'une force de désactivation, pour réaliser la déconnexion thermique, il présente en outre un caractère réversible.It is particularly interesting to note that the protection device according to the invention, shown in Figures 1 to 4, has a resettable nature. In fact, the thermal disconnection means used, whether these are bimetallic strips or thermistors associated with electromechanical or electromagnetic means, have a reversible character, which allow them to resume their initial state when the temperature drops below the predetermined temperature. critical. Such a functionality was prohibited in the device of the prior art implementing a weld as a means of thermal disconnection, since the weld was precisely destroyed when the predetermined critical temperature was reached. Thus, in addition to the fact that the device according to the invention implements a positive action, in the form of a deactivation force, to achieve thermal disconnection, it also has a reversible character.
Ce caractère réversible permet ainsi d'envisager d'encapsuler l'unité de protection 20 dans un premier module destiné à être associé par des moyens de connexion, par exemple du genre brochage, à un deuxième module comprenant le moyen d'interruption 4, 40, le moyen 6, 60 sensible à la chaleur et le moyen d'actionnement 6, 60, les moyen sensible à la chaleur et moyen d'actionnement étant de préférence formés par un bilame unique. Les moyens de connexion, du genre moyens de contact et d'accrochage prévus entre chaque module permettent d'associer fonctionnellement, c'est-à-dire électriquement et thermiquement, les modules de manière amovible. Ainsi, lorsqu'une unité 20 est endommagée ou ne remplit plus ses fonctions, il suffit de changer le module la contenant et de le remplacer par un module neuf, puis de réarmer le moyen d'interruption 4, 40 pour obtenir à nouveau un dispositif de protection opérationnel.This reversible character thus makes it possible to envisage encapsulating the protection unit 20 in a first module intended to be associated by means of connection, for example of the pinout type, to a second module comprising the interrupting means 4, 40, the means 6, 60 sensitive to heat and the actuating means 6, 60, the means sensitive to heat and means actuator preferably being formed by a single bimetallic strip. The connection means, of the kind of contact and attachment means provided between each module make it possible to functionally associate, that is to say electrically and thermally, the modules in a removable manner. Thus, when a unit 20 is damaged or no longer fulfills its functions, it suffices to change the module containing it and to replace it with a new module, then to reset the interrupting means 4, 40 to again obtain a device. operational protection.
POSSIBILITE D'APPLICATION INDUSTRIELLEPOSSIBILITY OF INDUSTRIAL APPLICATION
L'invention trouve son application dans la conception et la fabrication de dispositifs de protection contre les surtensions. The invention finds its application in the design and manufacture of surge protection devices.

Claims

REVENDICATIONS
- Dispositif de protection (1) d'équipement électrique contre des surtensions comprenant une unité de protection (2) connectée à l'équipement électrique via un circuit de connexion (3), ledit circuit comprenant un premier connecteur (3A) connecté à l'équipement électrique, un deuxième connecteur (3C) connecté à l'unité de protection (2), ainsi qu'un moyen d'interruption de courant électrique (4) mobile entre une position de rappel correspondant à l'ouverture du circuit (3) et une position de fermeture du circuit (3), ledit moyen d'interruption (4) comprenant une tige (4A) s'étendant entre une première extrémité (4B) pourvue d'un moyen d'arrêt (4C) et une deuxième extrémité (4D), ladite tige (4A) étant montée à coulissement axial élastique entre une première position de butée et de rappel, correspondant à l'ouverture du circuit (3), et une deuxième position de butée, correspondant à la fermeture du circuit (3), ledit moyen d'arrêt (4C) coopérant avec un moyen de blocage (5) pour maintenir la tige (4A) dans sa deuxième position de butée, ledit dispositif comprenant également un bilame (6) et étant caractérisé en ce que la deuxième extrémité (4D) de la tige (4A) est pourvue d'un élément de contact (7) établissant un contact électrique entre les premier et deuxième connecteurs (3A, 3C) lorsque la tige se trouve en deuxième position de butée, le bilame (6) étant d'une part agencé dans le dispositif pour être sensible à la chaleur dégagée par l'unité (2) et d'autre part conçu de façon à ce que lorsque la température de l'unité (2) atteint une valeur critique prédéterminée, il produise une force de désactivation du moyen de blocage (5), en vue de faire passer le moyen d'interruption (4) en position d'ouverture du circuit de connexion (3). - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un unique bilame (6).- Device (1) for protecting electrical equipment against overvoltages comprising a protection unit (2) connected to the electrical equipment via a connection circuit (3), said circuit comprising a first connector (3A) connected to the electrical equipment, a second connector (3C) connected to the protection unit (2), as well as an electric current interruption means (4) movable between a return position corresponding to the opening of the circuit (3) and a closed position of the circuit (3), said interruption means (4) comprising a rod (4A) extending between a first end (4B) provided with a stop means (4C) and a second end (4D), said rod (4A) being mounted in elastic axial sliding between a first stop and return position, corresponding to the opening of the circuit (3), and a second stop position, corresponding to the closing of the circuit ( 3), said stop means (4C) cooperating with locking means (5) for holding the rod (4A) in its second stop position, said device also comprising a bimetallic strip (6) and being characterized in that the second end (4D) of the rod (4A) is provided a contact element (7) establishing electrical contact between the first and second connectors (3A, 3C) when the rod is in the second stop position, the bimetallic strip (6) being on the one hand arranged in the device for be sensitive to the heat given off by the unit (2) and on the other hand designed so that when the temperature of the unit (2) reaches a predetermined critical value, it produces a force for deactivating the blocking means (5), in order to move the interrupting means (4) to the open position of the connection circuit (3). - Device according to claim 1 characterized in that it comprises a single bimetallic strip (6).
- Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le bilame (6) ne fait pas partie du circuit de connexion (3).- Device according to claim 1 or 2 characterized in that the bimetallic strip (6) is not part of the connection circuit (3).
- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'une des extrémités (6A) du bilame (6) est montée fixe par rapport aux premier et deuxième connecteurs (3A, 3C), tandis que l'autre extrémité (6B) est libre et est pourvue d'une butée (5) formant moyen de blocage, ledit bilame (6) étant agencé pour défléchir lorsque la température prédéterminée est atteinte, en produisant par cette déflexion la force de désactivation permettant d'éloigner la butée (5) du moyen d'arrêt (4C) et interrompre ainsi leur coopération.- Device according to one of claims 1 to 3 characterized in that one of the ends (6A) of the bimetallic strip (6) is mounted fixed relative to the first and second connectors (3A, 3C), while the other end (6B) is free and is provided with a stop (5) forming a locking means, said bimetallic strip (6) being arranged to deflect when the predetermined temperature is reached, producing by this deflection the deactivation force making it possible to move the stop (5) of the stop means (4C) and thus interrupt their cooperation.
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'unité de protection (2) comprend au moins une varistance.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the protection unit (2) comprises at least one varistor.
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le bilame (6) est monté dans le dispositif par un procédé d'assemblage à froid, du genre clipsage, sertissage ou rivetage.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the bimetallic strip (6) is mounted in the device by a cold assembly process, of the clipping, crimping or riveting type.
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyen d'interruption de courant (4) présente un caractère réarmable.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the current interruption means (4) has a resettable nature.
- Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un premier module comprenant l'unité de protection (2, 20), ainsi qu'un deuxième module comprenant le moyen d'interruption (4, 40) et le bilame (6), des moyens de connexion étant prévus entre chaque module, de façon à pouvoir les associer fonctionnellement de manière amovible. - Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a first module comprising the protection unit (2, 20), as well as a second module comprising the interruption means (4, 40) and the bimetallic strip (6), connection means being provided between each module, so that they can be combined functionally in a removable manner.
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