EP1747564B1 - Dispositif de protection contre les surtensions avec systeme de visualisation ameliore - Google Patents

Dispositif de protection contre les surtensions avec systeme de visualisation ameliore Download PDF

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EP1747564B1
EP1747564B1 EP05757170.5A EP05757170A EP1747564B1 EP 1747564 B1 EP1747564 B1 EP 1747564B1 EP 05757170 A EP05757170 A EP 05757170A EP 1747564 B1 EP1747564 B1 EP 1747564B1
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EP
European Patent Office
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control piece
protection
protection component
disconnecting
disconnecting means
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Application number
EP05757170.5A
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German (de)
English (en)
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EP1747564A1 (fr
Inventor
Michel Georges Jean Donati
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ABB France SAS
Original Assignee
ABB France SAS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H01C7/126—Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • H01H2071/044—Monitoring, detection or measuring systems to establish the end of life of the switching device, can also contain other on-line monitoring systems, e.g. for detecting mechanical failures
    • 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
    • H01H9/16—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off"

Definitions

  • the present invention relates to the general technical field of devices for protecting installations or electrical equipment against transient electrical surges.
  • Protection devices for electrical installations are commonly used to protect electrical and electronic devices against overvoltages that can be generated for example by discharges due to lightning. These devices generally comprise an active part formed by one or more protection components of the varistor or spark gap type, for example.
  • Varistors are commonly used components to protect electrical installations or equipment against transient overvoltages.
  • the degradation of the varistor is difficult or impossible to predict since it depends not only on the number of current shocks experienced by the varistor during its lifetime, but also on their amplitude.
  • each varistor In order to enable rapid identification of a defective varistor, and to reduce the above-mentioned latency, it is known to equip each varistor with display means, which can indicate to a third party that the varistor is out of service. .
  • the varistors generally encountered are thus associated with disconnection means, adapted to disconnect the varistor when it is in a degraded state, to which are connected functionally means for visualization of the state of the varistor, generally operated by the control means. disconnection, and which indicate to a third party whether the varistor is in use or disconnected.
  • the display means may thus be in the form of a cursor, associated with a viewing part, and able to move in translation under the action of the disconnection means, so as to indicate, according to its position, the state of the varistor, and this through the setting facing the viewing part, for example a colored screen, with a viewing window formed in the housing of the protective device.
  • the cursor and the viewing piece are either secured to the disconnection means, in particular a disconnection blade, or independent while being controlled and actuated by the latter.
  • EP 0 716 493 A1 a protection device against transient electrical overvoltages, having two varistors, means for disconnecting them and mechanical display means.
  • the disconnecting means are made in the form of a respective welded strip which is released by virtue of its intrinsic elasticity when the solder melts under the effect of a heating of the corresponding varistor.
  • the mechanical display means are formed of a viewing drawer which moves opposite a window under the effect of a slider against which it is elastically constrained, the slider being moved by the disconnecting blades when they are free.
  • the viewing drawer in which case it is the cursor itself which provides the visualization by moving in front of the viewing window, the cursor being indexed in translation by an elastic beam provided with a toothing cooperating with notches in an indexing surface opposite.
  • the cursor or the viewing part is obstructed (e) in its movement, especially in the case where the cursor and / or the viewing part are improperly sized, or if the guide means are defective, thus leading to a bad guide of the cursor.
  • the cursor and / or the viewing piece can then hinder or even prevent the disconnection of the varistor.
  • the assemblies in which the cursor and / or the viewing part are actuated and their displacements controlled by the disconnection means generally require perfecting the dimensioning of the parts, so as on the one hand to avoid the formation of games between these last, and on the other hand to avoid any risk of blocking the disconnection system and / or visualization. Such a constraint then contributes to significantly increasing the manufacturing cost of the devices.
  • an overvoltage protection device comprising a metal oxide varistor housed in a housing.
  • This protection device further comprises a protective screen sized to slide freely in a slot defined by slot rails.
  • the protective device is further provided with a contact element welded to a surface of the varistor.
  • the protective shield under the influence of stress springs, is provided to separate the contact element from the varistor. Portions of the arm-shaped shield may then pass through crankcase holes providing a visual indication that the device has been tripped.
  • the objects assigned to the invention are intended to propose a new device for protecting electrical installations against overvoltages allowing the simultaneous and differentiated visualization of the state of several protection components connected in parallel.
  • Another object of the invention is to provide a new device for protecting electrical installations against overvoltages which guarantees easy, reliable and instantaneous visualization of the state of the protection components.
  • Another object of the invention is to provide a new device for protecting electrical installations against overvoltages whose design is particularly simple and economical.
  • Another object of the invention is to propose a new device for protecting electrical installations against overvoltages requiring only a limited number of parts to obtain the connection / disconnection function on the one hand, and the visualization function on the other hand. go.
  • Another object of the invention is to propose a new device for protecting electrical installations against overvoltages which ensures a particularly reliable and rapid disconnection of one of the protection components when the latter is in a degraded state.
  • the overvoltage protection device according to the invention is intended to be connected bypass on the equipment or electrical installation to be protected.
  • electrical installation refers to all types of devices or networks susceptible to voltage disturbances, including transient overvoltages due to lightning.
  • the device for protecting electrical installations against overvoltages which comprises at least one protection component 10, is advantageously intended to be disposed between a phase of the installation to be protected, and earth.
  • each protection component of the device is formed by a varistor 10.
  • the device instead of being connected bypass between a phase and the earth, is connected between the neutral and the earth, between the phase and the neutral or between two phases (case of differential protection).
  • the protection device comprises at least one varistor 10, means 20 of disconnection of each varistor, sensitive to the state of the varistor, and adapted to individually disconnect each varistor of the electrical installation when the varistor is located in a degraded state, and means 30 for visualizing the state of each varistor, operably connected to the disconnecting means 20.
  • the protection device is formed by a protection cell 1 which may comprise one or more modules 2 each containing a varistor 10 ( figures 1 and 4 ).
  • each module 2 advantageously comprises a base 3 made of electrically insulating material, a varistor 10, two electrically conductive connection blades 4A, 4B constituting the poles of the varistor, and disconnection means 20.
  • the disconnection means 20 are preferably formed by a thermal disconnector, such as for example a disconnection blade 21 in thermal contact with the associated varistor 10, so that the heating of the varistor, linked to the arrival at the end of life of the latter, causes the opening of the disconnection blade 21, thus isolating the varistor lines to protect.
  • a thermal disconnector such as for example a disconnection blade 21 in thermal contact with the associated varistor 10, so that the heating of the varistor, linked to the arrival at the end of life of the latter, causes the opening of the disconnection blade 21, thus isolating the varistor lines to protect.
  • the disconnection means 20 are thus capable of occupying a so-called closing position, in which the varistor 10 is connected to the network or electrical installation, and an opening position, in which the varistor is disconnected from the installation electric. These two positions are illustrated on the figure 4 .
  • the disconnection blade 21 extends between two ends 21A, 21B, one of said ends 21A being preferably fixed by means of a hot-melt welding on the extension 5 of one of the connecting blades 4A , 4B.
  • the end 21A of the disconnection blade 21 is thus preferably stress welded, so that when the varistor 10 reaches the end of its life, it heats up and causes the solder to melt, which, once broken, allows the release of the disconnection blade 21.
  • connection blade 21 Due to its intrinsic elasticity, the disconnection blade 21 then moves away from the connection blade 4B, as shown in FIG. figure 4 (module 2 located on the left of the protection cell 1).
  • the display means 30 are adapted to inform a third party of the state of the one or more varistors contained in the protection cell 1. These display means 30 are functionally connected to the disconnection means 20.
  • the display means 30 comprise, for each protection cell 1, a control part 40 able to move under the control of the disconnection means 20.
  • the display means 30 also comprise a display member 50, associated with the control part 40, so that the display member 50 indicates, depending on the position of the control part 40, whether the varistor 10 is in service or disconnected.
  • the control part 40 and the display member 50 are preferably made of insulating plastic.
  • the control part 40 is mounted to move elastically between a first position, illustrated on the Figures 2a, 3a , 5a corresponding to a connected state of the one or more varistors 10, in which the control part 40 is elastically constrained and held in position by the disconnection means 20, and a second position, illustrated on the Figures 2b, 3b , 5c corresponding to a state disconnected from the varistors 10, in which the control part 40 is no longer held by the disconnecting means 20.
  • control part 40 and the disconnection means 20 are arranged in such a way that the disconnection means 20, when they open, deviate sufficiently from the control part 40 to release and thus allow the displacement free from the control room 40.
  • control part 40 is thus free to move, that is to say, it is neither actuated nor guided in displacement by other means than its own structure.
  • control part 40 comprises at least one so-called active part 40A which, when the disconnecting means 20 are in their closed position, bears against them ( Figures 2a, 3a , 5a ).
  • the mounting of the control part 40 relative to the disconnection means 20 is such that the active part 40A, when released from the disconnection means 20, is able to move in a direction D2 substantially perpendicular to the main direction D1 of displacement of the disconnection means 20 ( Figures 2b, 3b , 5c ).
  • the design of the protection device and in particular the mounting of the display means 30 of the state of the varistor allows thus, thanks to the small number of parts cooperating together and the limited number of contact points between these parts, to ensure a fast and reliable disconnection of the varistors or degraded. This reliability is further accentuated by the material independence of the display means 30 and the disconnection means 20.
  • the display means 30 are formed by mechanical means mounted in a housing 60, which also preferably contains a protection cell 1 comprising one or more varistors 10.
  • the control part 40 is formed by a branch 41 preferably substantially rigid mounted elastically in translation within the housing 60 by means of resilient means 70 of the kind spring.
  • the branch 41 may advantageously be formed by a rather thin rod or a plate, and extends longitudinally in a direction substantially parallel to the main direction D1.
  • the elastic means 70 is advantageously adapted to occupy a compressed position when the branch 41 is laterally constrained, that is to say in a direction substantially perpendicular to its direction of extension, by the disconnecting means 20 ( figure 2a ), and a rest position when the branch 41 is released from the disconnecting means 20 ( figure 2b ).
  • the branch 41 will preferably be sufficiently rigid so that its active portion 40A can come firmly in abutment against the disconnection means 20 and more particularly against the end 21A of the disconnection blade 21.
  • the arrangement corresponding to this first embodiment is represented on the Figures 2a and 2b in the case where the protection device, specifically the protection cell 1, has only one module 2, that is to say a single varistor 10.
  • the housing 60 is thus preferably sized to contain a cell protection device 1 comprising a single varistor 10.
  • the arrangement described in this first embodiment can also be transposed to the case where the protection cell 1 comprises several varistors 10 connected in parallel.
  • the disconnection means 20 are formed by a single disconnection blade 21, the end 21A is likely to move in the main direction D1, once the weld broken.
  • the elastic means 70 can advantageously be interposed between on the one hand one of the walls 60A of the housing 60, and on the other hand the control part 40.
  • the display member 50 is advantageously formed by a panel 51, for example rectangular, preferably mounted on and secured to the control member 40, specifically the branch 41.
  • the display member 50, specifically the panel 51 is also advantageously arranged so as to move facing a window 61 formed in one of the faces 60B of the housing 60, located opposite the base 3, to obtain a different visual appearance through the window 61, depending on the position of the control part 40.
  • the panel 51 is in a position shifted in the direction of movement D2 relative to the window 61 and can not, in this configuration, be viewed from the outside.
  • the panel 51 may have, from the outside, a colored appearance, for example green, indicating to a third party that the varistor is in use.
  • the control part 40 advantageously comprises a substantially flexible branch 41 mounted in stress within the housing 60 via the disconnection means 20.
  • the branch 41 can thus have a fixed first end 41A and for example secured to one of the walls 60A of the housing 60.
  • the branch 41 also has a second end 41 B, forming the active portion 40A of the control part 40, and free to move elastically in an angular stroke between the first position shown on the figure 3a and the second position represented on the figure 3b .
  • the end 21A of the disconnection blade 21 moves substantially in the main direction D1 until it does not constitute plus an obstacle to the free movement of the control part 40. Thanks to its intrinsic elasticity and its flexibility, the branch 41 can then perform a partial or total return to its rest position, as shown in FIG. figure 3b .
  • the display member 50 is preferably formed by a panel 51 capable of coming opposite a window 61 formed in one of the walls 60B of the casing 60, so as to indicate to a third party that the varistor associated with these display means 30 is in use.
  • the display member 50 precisely the panel 51, moves along an angular stroke between a position in which it is located substantially opposite of the window 61 and a position where it is angularly offset relative to the window 61.
  • the device comprises a protection cell 1 comprising a first and a second varistor 10 connected in parallel and associated respectively with a first and a second disconnecting means 20 ( figure 4 ).
  • control part 40 is advantageously formed by a first and a second branch 410, 420.
  • the display means 30 advantageously have a symmetry with respect to the plane S delimiting the separation between the two varistors 10 ( Figures 5a, 5b, 5c ).
  • Each of the branches 410, 420 may advantageously be mounted according to the first or the second embodiment previously described.
  • the branches 410 and 420 are then independent of one another and can provide a differentiated visual indication that the two varistors are in use, one of the varistors is disconnected, or the two varistors are disconnected.
  • control part 40 by means of two flexible branches 410, 420, each having a fixed end secured to one of the opposite side walls 60A, 60C opposite the housing 60.
  • the assembly described in the first embodiment of FIG. embodiment, which uses an elastic means 70, can also be adapted to the case where two varistors 10 are connected in parallel, and this with some obvious adaptations.
  • the branches 410, 420 of the piece of 40 are assembled so as to form a pin 400 which extends longitudinally preferably in the main direction D1 and which, in its constraint position ( figure 5a ), is interposed between the first and the second disconnection means 20, so that the latter, in the closed position, exert an external lateral stress on the branches 410, 420 tending to close the pin.
  • the branches 410, 420 of the pin 400 may be formed by rods or plates.
  • the pin 400 advantageously comprises a fixed end 400A and two so-called free ends 410B, 420B which bear, by lateral approach, against the disconnection means 20 when they are in their closed position ( figure 5a ).
  • the ends 410B, 420B advantageously form the active parts 40A of the control part 40.
  • the display member 50 is preferably formed by two panels 510, 520 which, when the two varistors 10 are in use ( figure 5a ), are both substantially facing a window 61 formed in the wall 60B of the housing 60.
  • the pin 400 is adapted to provide a differentiated visual indication that one or the other of the varistors 10 is disconnected. So, as this is represented on the figure 5b the pin 400 is capable of occupying an intermediate position in which the first leg 410 is laterally constrained by the first disconnecting means 20 and the second leg 420 is released from the second disconnecting means 20 thus indicating that only one varistor 10 is disconnected.
  • one of the panels 510 associated with the varistor in use remains opposite the window 61, occupying in particular half of the surface of the window 61, and the other panel 520, associated with the disconnected varistor, is is substantially angularly offset vis-à-vis the window 61, thus indicating to a third party that the associated varistor is disconnected.
  • the pin 400 is also advantageously capable of occupying a final position in which the two branches 410, 420 are released from the disconnection means 20. Each panel 510, 520 is then angularly offset relative to the window 61, thus indicating that both varistors 10 are disconnected.
  • the display member 50 may be simply formed by the portions of branches 410, 420 located opposite the window 61 when the varistors are in use.
  • each disconnecting means 20 is capable of being erased by deviating sufficiently from the control part 40 so as to release one of the branches 410, 420, and this when the heating of the varistor causes fusion of the solder maintaining the disconnecting means 20, precisely the disconnection blade 21, in the stress position.
  • the pin 400 has an intrinsic elasticity such that it naturally tends to unfold, that is to say to open when no longer under stress.
  • the deployed configuration of the pin 400 thus constitutes its rest position.
  • the active part 40A of the part control device 40 comprises release means 80 arranged to facilitate the release of the active part 40A when opening the disconnecting means 20 ( figure 6 ).
  • the release means 80 consist of one or more folds 81 formed in the active part 40A, so that the latter has an oblique front 82 facilitating the release of the control part 40.
  • the disconnection means 20 precisely the disconnection blade 21 deviates from the control part 40, the existence of the oblique front 82 allows the active part 40A of the control part 40 to disengage more easily by sliding against the end 21A the disconnecting means 20.
  • the control part 40 may be formed by two independent branches 410, 420 and interconnected by means of an elastic means 70 such as a spring.
  • the elastic means 70 advantageously tends to bring the active parts 40A closer to the control part 40.
  • the control part 40 does not have a fixed end.
  • the active portions 40A are advantageously kept apart from each other by the disconnection means 20, and this against the elastic means 70 tending to bring them closer together.
  • the ends 410A, 420A of the branches 410, 420 opposite to the active parts 40A advantageously form the display member 50 and come for this purpose in the field of the viewing window 61 when the means of 20 are in their closed position and exert an internal lateral stress on the branches 410, 420 ( figure 7a ).
  • one of the varistors is disconnected, so that the associated branch 420 is released from the corresponding disconnecting means 20 and its end 420A is no longer opposite the window 61.
  • the visual appearance of the window 61 thus indicates to the user that 50% of the varistors are out of order.
  • the control part 40 is formed by a pin 400 having a fixed part 400A from which two branches 410, 420 depart.
  • the two branches 410, 420 are furthermore connected, preferably in their middle part, via an elastic means 70 such as a spring which tends to separate them from one another.
  • the pin 400 is thus maintained in its closed position represented on the figure 8a via the disconnection means 20 which come to bear, when the two varistors are in use, on the active parts 40A of the two branches 410, 420 located near the fixed end 400A.
  • the display member 50 is also formed by the free ends 410A, 420A of the branches 410, 420 which fit into each other opposite the window 61.
  • the branch 410 is pushed by the elastic means 70 thus revealing the other half of the window 61 whose visual appearance indicates that all the varistors are disconnected and that it is necessary to proceed to their change.
  • the pin 400 is formed by two branches 410, 420 whose shapes give the pin 400 its intrinsic elasticity
  • the display member 50 is formed by the free ends 410A, 420A of said branches 410, 420 Said free ends 410A, 420A are advantageously shaped so as to cover each approximately 50% of the window 61 when the two varistors 10 are connected.
  • the pin 400 is formed by the assembly of two branches 410, 420, so that one of the branches 420 is located in the foreground when looking through the window 61, the other branch 410 being located behind the branch 420. As in the previous variant, it is the specific shape of the branches 410, 420 that give the pin 400 structural elasticity.
  • the display member 50 is designed to overestimate the degradation of the state of the varistors in order to induce the user to perform the replacement of the latter as soon as one of the varistors is disconnected. .
  • the display member 50 is designed so as to minimize the risk of error of interpretation of the visual appearance of the window 61.
  • the display member 50 is designed to so that when one of the varistors is disconnected, only 50% of the window 61 is uncovered, so that the user may think that the protection device is about halfway through its life. Under these conditions, the user can then consider that he still has a certain latency time to perform the change of the device.
  • the installation benefits from reduced protection to a single varistor, until replacement of the faulty varistor. Therefore, if a shock of very large amplitude current occurs, the installation may be totally unprotected, and this suddenly and unpredictably.
  • the display member 50 is designed so that at the first disconnection, the window 61 is more than 50% uncovered. As illustrated on the figure 10 , the display member 50 is thus distributed between the two branches 410, 420 and is preferably at the free ends 410A, 420A of said branches 410, 420.
  • the branch 420 located in the foreground relative to the window 61, has an extension a of its free end 420A.
  • This extension may for example be of trapezoidal shape and colored red.
  • a light b is formed in the free end 420A, said light b being intended to come substantially opposite the window 61 when the pin 400 is in the closed position and the two varistors are in use ( figure 10a ).
  • the end 420A of the branch 420 also has a part c, preferably colored in white, and arranged in the extension of the light b so as to also come substantially opposite the window 61 when the pin 400 is in its closed position illustrated on the figure 10a .
  • the branch 410 and precisely the end 410A of the latter comprises a portion d, for example colored in white and rectangular, dimensioned so that it comes substantially opposite the window 61 in the closed position of the pin 400 , and precisely behind the part c and the light b of the branch 420.
  • the user visualizes, in the configuration illustrated on the figure 10a , a window 61 homogeneous, and for example 100% white.
  • the window 61 makes it possible on the one hand to visualize the portion c, for example white, and on the other hand the portion d, which is also preferably white.
  • one of the disconnection means 20 deviates from the active portion 40A of the branch 420 thus releasing the latter.
  • the end 420A then moves, by elastic effect, with respect to the window 61.
  • the extension a comes then in the foreground opposite the window 61, thus hiding most of the portion d of the branch 410.
  • the window 61 is occupied for the most part (for example at 80%) by the prolongation a preferably red, the remaining 20% being occupied by the portion d preferably white. This visual appearance is thus likely to encourage the user to change the protection components as quickly as possible.
  • the active part 40A of the branch 410 is in turn released from the corresponding disconnection means 20 so that the end 410A of said branch 410 also deviates from the window 61.
  • the extension a of preferably red, is always in the foreground when looking through window 61 ( figure 10'c ). This extension preferably occupies about 80% of the window 61.
  • the window 61 also suggests, in this configuration, the bottom e of the housing 60, preferably red so that the window 61 appears completely red to the user, indicating that it is imperative to change the protection components as soon as possible because the installation is no longer protected.
  • protection cell 1 comprises more than two varistors 10 in parallel, it is conceivable to produce a control part 40 comprising more than two branches.
  • several windows may be provided in the housing, a given window corresponding for example to a given varistor.
  • the protection device according to the invention can also be equipped with remote signaling means, allowing a third party to remotely view the state of the varistors.
  • remote signaling means are well known to those skilled in the art and will not be the subject of a more detailed description.
  • the protection device according to the invention thus makes it possible, thanks to a particularly simple mounting of the display means 30, to ensure not only a particularly reliable and effective disconnection of the varistors when the latter are in a degraded state, but also of simultaneously allow a third party to view the state of these varistors and this by limiting the risk of seizure of the mechanism or possible problems of guiding parts.
  • the invention finds its industrial application in the design and manufacture of surge protection devices.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention se rapporte au domaine technique général des dispositifs de protection d'installations ou d'équipements électriques contre des surtensions électriques transitoires.
  • La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de protection d'une installation électrique contre les surtensions comportant :
    • au moins un composant de protection,
    • des moyens de déconnexion du composant de protection de l'installation électrique, adaptés pour déconnecter le composant de protection, et susceptibles d'occuper une position de fermeture, dans laquelle le composant de protection est connecté, et une position d'ouverture, dans laquelle le composant de protection est déconnecté,
    • des moyens de visualisation de l'état du moyen de protection, reliés fonctionnellement aux moyens de déconnexion et comportant :
      • une pièce de commande, apte à se déplacer sous la dépendance des moyens de déconnexion,
      • un organe de visualisation, associé à la pièce de commande de telle manière que l'organe de visualisation indique, en fonction de la position de la pièce de commande, si le composant de protection est en service ou déconnecté.
    TECHNIQUE ANTERIEURE
  • Les dispositifs de protection d'installations électriques sont couramment utilisés pour protéger notamment des appareils électriques et électroniques contre les surtensions pouvant être par exemple générées par des décharges dues à la foudre. Ces dispositifs comportent de manière générale une partie active formée par un ou plusieurs composants de protection du type varistance ou éclateur par exemple.
  • Les varistances sont des composants couramment utilisés pour protéger des installations ou des équipements électriques contre les surtensions transitoires.
  • Lorsqu'une surtension se produit au sein de l'installation, la varistance subit un choc de courant qui a pour effet de la dégrader.
  • La dégradation de la varistance est difficile, voire impossible à prévoir dans la mesure où elle dépend non seulement du nombre de chocs de courant subis par la varistance au cours de sa vie, mais également de leur amplitude.
  • Il est par conséquent difficile de prévoir a priori la durée de vie et le degré de vieillissement d'une varistance, et l'utilisateur est souvent amené à constater a posteriori la destruction de cette dernière, de telle sorte que l'installation court le risque de fonctionner pendant un certain temps de latence sans protection.
  • Afin de permettre un repérage rapide d'une varistance défectueuse, et de diminuer le temps de latence sus-mentionné, il est connu d'équiper chaque varistance avec des moyens de visualisation, susceptibles d'indiquer à un tiers que la varistance est hors service.
  • Les varistances généralement rencontrées sont ainsi associées à des moyens de déconnexion, adaptés pour déconnecter la varistance lorsqu'elle se trouve dans un état dégradé, auxquels sont reliés fonctionnellement des moyens de visualisation de l'état de la varistance, généralement actionnés par les moyens de déconnexion, et qui permettent d'indiquer à un tiers si la varistance est en service ou déconnectée.
  • Les moyens de visualisation peuvent ainsi se présenter sous la forme d'un curseur, associé à une pièce de visualisation, et apte à se déplacer en translation sous l'action des moyens de déconnexion, de manière à indiquer, suivant sa position, l'état de la varistance, et ce par le biais de la mise en regard de la pièce de visualisation, par exemple un écran coloré, avec une fenêtre de visualisation ménagée dans le boîtier du dispositif de protection.
  • Dans les dispositifs de protection connus, le curseur et la pièce de visualisation sont soit solidarisés avec les moyens de déconnexion, notamment une lame de déconnexion, soit indépendants tout en étant commandés et actionnés par ces derniers.
  • Par exemple, il est connu de EP 0 716 493 A1 un dispositif de protection à l'encontre de surtensions électriques transitoires, présentant deux varistances, des moyens de déconnexion de celles-ci et des moyens mécaniques de visualisation. Les moyens de déconnexion sont réalisées sous la forme d'une lame soudée respective qui se libère grâce à son élasticité intrinsèque lorsque la soudure fond sous l'effet d'un échauffement de la varistance correspondante. Les moyens mécaniques de visualisation sont formés d'un tiroir de visualisation qui se déplace en regard d'une fenêtre sous l'effet d'un curseur contre lequel il est contraint élastiquement, le curseur étant déplacé par les lames de déconnexion lorsqu'elles se libèrent. Dans une variante, il est suggéré de supprimer le tiroir de visualisation auquel cas c'est le curseur lui-même qui assure la visualisation en se déplaçant devant la fenêtre de visualisation, le curseur étant indexé en translation par une poutre élastique munie d'une denture coopérant avec des crans dans une surface d'indexation en regard.
  • Dans tous les cas, le déplacement des moyens de déconnexion vers leur position d'ouverture génère le déplacement du curseur, déplacement contrôlé voire guidé par les moyens de déconnexion ou des moyens de guidage indépendants.
  • Or, il peut arriver que le curseur ou la pièce de visualisation soit gêné(e) dans son déplacement, notamment dans le cas où le curseur et/ou la pièce de visualisation sont mal dimensionnés, ou encore si les moyens de guidage sont défectueux, conduisant ainsi à un mauvais guidage du curseur.
  • Dans cette situation, le curseur et/ou la pièce de visualisation peuvent alors gêner, voire empêcher la déconnexion de la varistance.
  • Cette dernière reste alors connectée et les moyens de visualisation n'indiquent aucune anomalie, alors que la varistance est fortement dégradée et n'est plus en mesure de protéger l'installation.
  • En outre, les montages dans lesquels le curseur et/ou la pièce de visualisation sont actionnés et leurs déplacements contrôlés par les moyens de déconnexion nécessitent généralement de parfaire le dimensionnement des pièces, de manière d'une part à éviter la formation de jeux entre ces dernières, et d'autre part à éviter tout risque de blocage du système de déconnexion et/ou de visualisation. Une telle contrainte contribue alors à augmenter significativement le coût de fabrication des dispositifs.
  • Par exemple, il est connu du document EP 1 077 452 A2 un dispositif de protection contre les surtensions comprenant une varistance à oxyde métallique logée dans un carter. Ce dispositif de protection comprend en outre un écran protecteur dimensionné pour coulisser librement dans une fente définie par des rails en fente. Le dispositif de protection est encore pourvu d'un élément de contact soudé à une surface de la varistance. Lors de la rupture de la soudure, l'écran protecteur, sous l'influence de ressorts de contrainte, est prévu pour venir séparer l'élément de contact de la varistance. Des portions de l'écran protecteur en forme de bras peuvent alors passer dans des trous du carter en fournissant une indication visuelle que le dispositif a été déclenché.
  • On voit donc tout l'intérêt de réaliser un dispositif de protection contre les surtensions qui, tout en relevant d'une conception simple et économique soit susceptible de déconnecter, de la façon de la plus fiable et efficace possible, le composant de protection, notamment la varistance, de l'installation à protéger, et d'indiquer dans le même temps à un tiers que le même composant de protection est hors service.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • Les objets assignés à l'invention visent à proposer un nouveau dispositif de protection d'installations électriques contre des surtensions permettant la visualisation simultanée et différenciée de l'état de plusieurs composants de protection montés en parallèle.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de protection d'installations électriques contre des surtensions qui garantisse une visualisation facile, fiable et instantanée de l'état des composants de protection.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de protection d'installations électriques contre des surtensions dont la conception est particulièrement simple et économique.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de protection d'installations électriques contre des surtensions ne nécessitant qu'un nombre limité de pièces pour obtenir la fonction de connexion / déconnexion d'une part, et de visualisation d'autre part.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer nouveau dispositif de protection d'installations électriques contre des surtensions qui assure une déconnexion particulièrement fiable et rapide d'un des composants de protection lorsque ce dernier se trouve dans un état dégradé.
  • Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un dispositif de protection selon la revendication 1.
    • DESCRIPTIF SOMMAIRE DES DESSINS
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront et ressortiront plus en détails à la lecture de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés à titre purement illustratif et non limitatif, dans lesquels :
    • La figure 1 illustre, selon une vue en perspective, un dispositif de protection contre les surtensions à une varistance.
    • Les figures 2a et 2b illustrent, selon une vue schématique, un système de visualisation de l'état d'une varistance, lorsque la varistance est en service (figure 2a) ou déconnectée (figure 2b).
    • Les figures 3a et 3b illustrent, selon une vue schématique, un deuxième mode de réalisation d'un système de visualisation de l'état d'une varistance lorsque la varistance est en service (figure 3a) ou déconnectée (figure 3b).
    • La figure 4 illustre, selon une vue en perspective, un dispositif de protection contre les surtensions conforme à l'invention avec deux varistances montées en parallèle.
    • Les figures 5a, 5b, 5c illustrent, selon une vue schématique, un système de visualisation de l'état de deux varistances montées en parallèle lorsque les deux varistances sont en service (figure 5a), lorsqu'une seule des varistances est en service (figure 5b) ou lorsque les deux varistances sont déconnectées (figure 5c).
    • La figure 6 illustre, selon une vue schématique, une variante améliorée du système de visualisation conforme à l'invention.
    • Les figures 7a, 7b, 7c illustrent, selon une vue schématique, une variante du système de visualisation de l'état de deux varistances montées en parallèle lorsque les deux varistances sont en service (figure 7a), lorsqu'une seule des varistances est en service (figure 7b) ou lorsque les deux varistances sont déconnectées (figure 7c).
    • Les figures 8a, 8b, 8c illustrent, selon une vue schématique, une autre variante du système de visualisation de l'état de deux varistances montées en parallèle lorsque les deux varistances sont en service (figure 8a), lorsqu'une seule des varistances est en service (figure 8b) ou lorsque les deux varistances sont déconnectées (figure 8c).
    • Les figures 9, 9a, 9b, 9c illustrent, selon une vue schématique, une autre variante d'un système de visualisation de l'état de deux varistances montées en parallèle lorsque les deux varistances sont en service (figure 9a), lorsqu'une seule des varistances est en service (figure 9b) ou lorsque les deux varistances sont déconnectées (figure 9c).
    • Les figures 10, 10a, 10b, 10c illustrent, selon une vue schématique, une autre variante d'un système de visualisation de l'état de deux varistances montées en parallèle lorsque les deux varistances sont en service (figure 10a), lorsqu'une seule des varistances est en service (figure 10b) ou lorsque les deux varistances sont déconnectées (figure 10c).
    • Les figures 10'a, 10'b, 10'c illustrent l'aspect visuel de la fenêtre de visualisation du système de visualisation représenté sur les figures 10, 10a, 10b, 10c.
    MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION
  • Le dispositif de protection contre les surtensions conforme à l'invention est destiné à être branché en dérivation sur l'équipement ou l'installation électrique à protéger.
  • L'expression « installation électrique » fait référence à tous types d'appareils ou réseaux susceptibles de subir des perturbations de tension, notamment des surtensions transitoires dues à la foudre.
  • Ce dispositif va être décrit en s'appuyant sur les figures 1 à 10'c.
  • Le dispositif de protection des installations électriques contre les surtensions, qui comporte au moins un composant de protection 10, est avantageusement destiné à être disposé entre une phase de l'installation à protéger, et la terre.
  • Dans la suite de la description, on considère que chaque composant de protection du dispositif est formé par une varistance 10.
  • Bien évidemment, les composants de protection pourraient être d'une nature toute autre et ce sans sortir du cadre de l'invention, le recours à une varistance n'étant indiqué qu'à titre d'exemple et ne constituant en aucun cas une limitation de l'invention.
  • Il est par ailleurs envisageable, sans pour autant sortir du cadre de l'invention, que le dispositif, au lieu d'être branché en dérivation entre une phase et la terre, soit branché entre le neutre et la terre, entre la phase et le neutre ou entre deux phases (cas d'une protection différentielle).
  • Le dispositif de protection conforme à l'invention comporte au moins une varistance 10, des moyens de déconnexion 20 de chaque varistance, sensibles à l'état de la varistance, et adaptés pour déconnecter individuellement chaque varistance de l'installation électrique lorsque la varistance se trouve dans un état dégradé, et des moyens de visualisation 30 de l'état de chaque varistance, reliés fonctionnellement aux moyens de déconnexion 20.
  • Avantageusement, le dispositif de protection est formé par une cellule de protection 1 pouvant comporter un ou plusieurs modules 2 contenant chacun une varistance 10 (figures 1 et 4).
  • Tel que cela est représenté sur la figure 1, chaque module 2 comporte avantageusement une embase 3 en matériau électriquement isolant, une varistance 10, deux lames de connexion 4A, 4B électriquement conductrices et constituant les pôles de la varistance, et des moyens de déconnexion 20.
  • Les moyens de déconnexion 20 sont de préférence formés par un déconnecteur thermique, tel que par exemple une lame de déconnexion 21 en contact thermique avec la varistance 10 associée, de telle sorte que l'échauffement de la varistance, lié à l'arrivée en fin de vie de cette dernière, entraîne l'ouverture de la lame de déconnexion 21, isolant ainsi la varistance des lignes à protéger.
  • Les moyens de déconnexion 20 sont ainsi susceptibles d'occuper une position dite de fermeture, dans laquelle la varistance 10 est connectée au réseau ou à l'installation électrique, et une position d'ouverture, dans laquelle la varistance est déconnectée de l'installation électrique. Ces deux positions sont illustrées sur la figure 4.
  • Avantageusement, la lame de déconnexion 21 s'étend entre deux extrémités 21A, 21 B, l'une desdites extrémités 21A étant de préférence fixée à l'aide d'une soudure thermofusible sur le prolongement 5 de l'une des lames de connexion 4A, 4B. L'extrémité 21A de la lame de déconnexion 21 est ainsi de préférence soudée en contrainte, de telle sorte que lorsque la varistance 10 arrive en fin de vie, elle s'échauffe et entraîne la fonte de la soudure qui, une fois rompue, permet la libération de la lame de déconnexion 21.
  • Grâce à son élasticité intrinsèque, la lame de déconnexion 21 s'éloigne alors de la lame de connexion 4B, tel que cela est représenté sur la figure 4 (module 2 situé sur la gauche de la cellule de protection 1).
  • On va maintenant décrire la structure des moyens de visualisation 30 représentés sur les figures 2a, 2b, 3a, 3b, 5a, 5b, 5c et 6.
  • Les moyens de visualisation 30 sont adaptés pour informer un tiers de l'état de la ou des varistances contenues dans la cellule de protection 1. Ces moyens de visualisation 30 sont reliés fonctionnellement aux moyens de déconnexion 20.
  • Selon l'invention, les moyens de visualisation 30 comportent, pour chaque cellule de protection 1, une pièce de commande 40 apte à se déplacer sous la dépendance des moyens de déconnexion 20.
  • Les moyens de visualisation 30 comportent également un organe de visualisation 50, associé à la pièce de commande 40, de telle manière que l'organe de visualisation 50 indique, en fonction de la position de la pièce de commande 40, si la varistance 10 est en service ou déconnectée.
  • La pièce de commande 40 et l'organe de visualisation 50 sont de préférence en matière plastique isolante.
  • Selon l'invention, la pièce de commande 40 est montée mobile élastiquement entre une première position, illustrée sur les figures 2a, 3a, 5a correspondant à un état connecté de la ou des varistances 10, dans laquelle la pièce de commande 40 est contrainte élastiquement et maintenue en position par les moyens de déconnexion 20, et une deuxième position, illustrée sur les figures 2b, 3b, 5c, correspondant à un état déconnecté de la ou des varistances 10, dans laquelle la pièce de commande 40 n'est plus maintenue par les moyens de déconnexion 20.
  • Selon l'invention, la pièce de commande 40 et les moyens de déconnexion 20 sont disposés de telle sorte que les moyens de déconnexion 20, lors de leur ouverture, s'écartent suffisamment de la pièce de commande 40 pour libérer et autoriser ainsi le déplacement libre de la pièce de commande 40.
  • Une fois libérée, la pièce de commande 40 est ainsi libre de se déplacer, c'est-à-dire qu'elle n'est ni actionnée, ni guidée en déplacement par d'autres moyens que sa propre structure.
  • De façon particulièrement avantageuse, la pièce de commande 40 comporte au moins une partie dite active 40A qui, lorsque les moyens de déconnexion 20 sont dans leur position de fermeture, vient en appui contre ces derniers (figures 2a, 3a, 5a).
  • Ainsi, lors de l'ouverture des moyens de déconnexion 20, ceux-ci s'écartent suffisamment de la pièce de commande 40 pour rompre le contact entre la partie active 40A de la pièce de commande 40 et les moyens de déconnexion 20, libérant ainsi la pièce de commande 40.
  • Chaque lame de déconnexion 21 est ainsi avantageusement dimensionnée de telle sorte que lorsqu'elle n'est plus en contrainte, c'est-à-dire lorsque la soudure avec l'un des pôles de la varistance 10 est rompue, elle s'écarte à une distance suffisante de la pièce de commande 40 pour permettre le dégagement de cette dernière. La lame de déconnexion 21 assume ainsi une triple fonction :
    • en fonctionnement normal, elle sert à la liaison électrique de la varistance 10,
    • en fin de vie de la varistance 10, elle sert à déconnecter cette dernière,
    • enfin, elle sert également à libérer et donc déclencher les moyens de visualisation 30 de l'état de la varistance 10.
  • Avantageusement, le montage de la pièce de commande 40 relativement aux moyens de déconnexion 20 est tel que la partie active 40A, lorsqu'elle est libérée des moyens de déconnexion 20, est apte à se déplacer suivant une direction D2 sensiblement perpendiculaire à la direction principale D1 de déplacement des moyens de déconnexion 20 (figures 2b, 3b, 5c).
  • La conception du dispositif de protection et en particulier le montage des moyens de visualisation 30 de l'état de la varistance permet ainsi, grâce au faible nombre de pièces coopérant ensemble et au nombre limité de points de contact entre ces pièces, d'assurer une déconnexion rapide et fiable de la ou des varistances dégradées. Cette fiabilité est encore accentuée par l'indépendance matérielle des moyens de visualisation 30 et des moyens de déconnexion 20.
  • En outre, grâce au déplacement simultané ou quasi-simultané des moyens de visualisation 30 et des moyens de déconnexion 20, un tiers peut s'apercevoir très rapidement qu'une varistance est déconnectée.
  • De façon particulièrement avantageuse, les moyens de visualisation 30 sont formés par des moyens mécaniques montés dans un boîtier 60, lequel contient également de préférence une cellule de protection 1 comportant une ou plusieurs varistances 10.
  • Plusieurs modes de réalisation du dispositif de protection vont maintenant être décrits en regard des figures 1 à 6.
  • Selon un premier mode de réalisation, représenté sur les figures 2A et 2B, la pièce de commande 40 est formée par une branche 41 de préférence sensiblement rigide montée élastiquement en translation au sein du boîtier 60 par l'intermédiaire d'un moyen élastique 70 du genre ressort. La branche 41 peut être avantageusement formée par une tige assez fine ou encore par une plaque, et s'étend longitudinalement suivant une direction sensiblement parallèle à la direction principale D1.
  • Le moyen élastique 70 est avantageusement adapté pour occuper une position comprimée lorsque la branche 41 est contrainte latéralement, c'est-à-dire suivant une direction sensiblement perpendiculaire à sa direction d'extension, par les moyens de déconnexion 20 (figure 2a), et une position de repos lorsque la branche 41 est libérée des moyens de déconnexion 20 (figure 2b).
  • Selon ce mode de réalisation, la branche 41 sera de préférence suffisamment rigide pour que sa partie active 40A puisse venir fermement en appui contre les moyens de déconnexion 20 et plus particulièrement contre l'extrémité 21A de la lame de déconnexion 21.
  • Le montage correspondant à ce premier mode de réalisation est représenté sur les figures 2a et 2b dans le cas où le dispositif de protection, précisément la cellule de protection 1, ne comporte qu'un seul module 2, c'est-à-dire une seule varistance 10. Le boîtier 60 est ainsi préférentiellement dimensionné de manière à contenir une cellule de protection 1 comprenant une seule varistance 10.
  • Bien évidemment, le montage décrit dans ce premier mode de réalisation peut également être transposé au cas où la cellule de protection 1 comporte plusieurs varistances 10 montées en parallèle.
  • Un tel cas de figure sera décrit plus en détails dans la suite.
  • Selon ce premier mode de réalisation, les moyens de déconnexion 20 sont formés par une seule lame de déconnexion 21, dont l'extrémité 21A est susceptible de se déplacer selon la direction principale D1, une fois la soudure rompue.
  • Le moyen élastique 70 peut avantageusement être interposé entre d'une part l'une des parois 60A du boîtier 60, et d'autre part la pièce de commande 40.
  • Ainsi, lorsque l'extrémité 21A de la lame de déconnexion 21 ne constitue plus un obstacle ou une butée à l'encontre du déplacement de la pièce de commande 40, le moyen élastique 70, initialement comprimé, tend à se détendre (figure 2b) entraînant ainsi le déplacement de la branche 41 suivant la direction D2.
  • Selon ce mode de réalisation, l'organe de visualisation 50 est avantageusement formé par un panneau 51, par exemple rectangulaire, de préférence monté sur et solidarisé avec la pièce de commande 40, précisément la branche 41. L'organe de visualisation 50, précisément le panneau 51, est de plus avantageusement disposé de manière à se déplacer en regard d'une fenêtre 61 ménagée dans l'une des faces 60B du boîtier 60, situé à l'opposé de l'embase 3, pour obtenir un aspect visuel différent à travers la fenêtre 61, en fonction de la position de la pièce de commande 40.
  • Ainsi, lorsque les moyens de déconnexion 20 sont en position fermée, tel que cela est représenté sur la figure 2a, le moyen élastique 70 est comprimé et le panneau 51 est positionné dans le prolongement de la fenêtre 61. Il est alors susceptible d'être visualisé de l'extérieur.
  • Au contraire, lorsque les moyens de déconnexion 20 se trouvent en position ouverte, comme cela est représenté sur la figure 2b, le panneau 51 se trouve dans une position décalée suivant la direction de déplacement D2 par rapport à la fenêtre 61 et ne peut donc pas, dans cette configuration, être visualisé de l'extérieur.
  • Afin de faciliter encore la visualisation de l'état de la varistance, le panneau 51 pourra présenter, de l'extérieur, un aspect coloré, par exemple vert, indiquant à un tiers que la varistance est en service.
  • Selon un deuxième mode de réalisation, représenté sur les figures 3a et 3b, la pièce de commande 40 comprend avantageusement une branche 41 sensiblement flexible montée en contrainte au sein du boîtier 60 par l'intermédiaire des moyens de déconnexion 20. La branche 41 peut ainsi comporter une première extrémité 41A fixe et par exemple solidarisée avec l'une des parois 60A du boîtier 60. De façon particulièrement avantageuse, la branche 41 comporte également une deuxième extrémité 41 B, formant la partie active 40A de la pièce de commande 40, et libre de se déplacer élastiquement selon une course angulaire entre la première position représentée sur la figure 3a et la deuxième position représentée sur la figure 3b.
  • Ainsi, de la même façon que dans le premier mode de réalisation de réalisation décrit précédemment, lorsque la soudure fond, l'extrémité 21A de la lame de déconnexion 21 se déplace sensiblement dans la direction principale D1 jusqu'à ce qu'elle ne constitue plus un obstacle au libre déplacement de la pièce de commande 40. Grâce à son élasticité intrinsèque et à sa flexibilité, la branche 41 peut alors effectuer un retour partiel ou total vers sa position de repos, tel que cela est représenté sur la figure 3b.
  • Sur cette dernière figure 3B, on observe que dans la position d'ouverture des moyens de déconnexion 20, la partie active 40A de la pièce de commande 40 vient avantageusement en butée contre une des parois 60C du boîtier 60.
  • De la même façon que dans le premier mode de réalisation décrit précédemment, l'organe de visualisation 50 est de préférence formé par un panneau 51 susceptible de venir en regard d'une fenêtre 61 ménagée dans l'une des parois 60B du boîtier 60, pour venir ainsi indiquer à un tiers que la varistance associée à ces moyens de visualisation 30 est en service.
  • Entre l'état connecté de la varistance 10 représenté sur la figure 3A et l'état déconnecté représenté sur la figure 3b, l'organe de visualisation 50, précisément le panneau 51, effectue un déplacement selon une course angulaire entre une position dans laquelle il se situe sensiblement en regard de la fenêtre 61 et une position où il se trouve en décalage angulaire relativement à la fenêtre 61.
  • Selon un mode de réalisation du dispositif de protection représenté sur les figures 4 à 6, le dispositif comporte une cellule de protection 1 comprenant une première et une deuxième varistance 10 montées en parallèle et associées respectivement à un premier et à un deuxième moyen de déconnexion 20 (figure 4).
  • Selon ce mode de réalisation, la pièce de commande 40 est avantageusement formée par une première et une deuxième branche 410, 420. Dans cette configuration, les moyens de visualisation 30 présentent avantageusement une symétrie par rapport au plan S délimitant la séparation entre les deux varistances 10 (figures 5a, 5b, 5c).
  • Chacune des branches 410, 420 peut avantageusement être montée suivant le premier ou le deuxième mode de réalisation précédemment décrit. Les branches 410 et 420 sont alors indépendantes l'une de l'autre et peuvent fournir une indication visuelle différenciée suivant que les deux varistances sont en service, l'une des varistances est déconnectée, ou bien les deux varistances sont déconnectées.
  • Il est ainsi envisageable de réaliser la pièce de commande 40 à l'aide de deux branches 410, 420 flexibles, présentant chacune une extrémité fixe solidarisée avec une des parois latérales 60A, 60C opposées du boîtier 60. Le montage décrit dans le premier mode de réalisation, qui utilise un moyen élastique 70, peut également être adapté au cas où deux varistances 10 sont montées en parallèle, et ce moyennant quelques adaptations évidentes.
  • Selon une variante préférentielle, les branches 410, 420 de la pièce de commande 40 sont assemblées de manière à former une épingle 400 qui s'étend longitudinalement de préférence suivant la direction principale D1 et qui, dans sa position de contrainte (figure 5a), est interposée entre le premier et le deuxième moyen de déconnexion 20, de telle sorte que ces derniers, en position de fermeture, exercent une contrainte latérale externe sur les branches 410, 420 tendant à refermer l'épingle.
  • De la même façon que dans les modes de réalisation décrits précédemment, les branches 410, 420 de l'épingle 400 peuvent être formées par des tiges ou des plaques.
  • Ainsi, l'épingle 400 comporte avantageusement une extrémité fixe 400A et deux extrémités dites libres 410B, 420B lesquelles viennent en appui, par abord latéral, contre les moyens de déconnexion 20 lorsque ces derniers sont dans leur position de fermeture (figure 5a).
  • Les extrémités 410B, 420B forment avantageusement les parties actives 40A de la pièce de commande 40.
  • Dans ce mode de réalisation, l'organe de visualisation 50 est de préférence formé par deux panneaux 510, 520 qui, lorsque les deux varistances 10 sont en service (figure 5a), se trouvent tous les deux sensiblement en regard d'une fenêtre 61 ménagée dans la paroi 60B du boîtier 60.
  • De façon particulièrement avantageuse, l'épingle 400 est adaptée pour fournir une indication visuelle différenciée suivant que l'une ou l'autre des varistances 10 est déconnectée. Ainsi, tel que cela est représenté sur la figure 5b, l'épingle 400 est susceptible d'occuper une position intermédiaire dans laquelle la première branche 410 est contrainte latéralement par le premier moyen de déconnexion 20 et la deuxième branche 420 est libérée du deuxième moyen de déconnexion 20 indiquant ainsi qu'une seule varistance 10 est déconnectée. Dans cette configuration, l'un des panneaux 510 associé à la varistance en service demeure en regard de la fenêtre 61, occupant notamment la moitié de la surface de la fenêtre 61, et l'autre panneau 520, associé à la varistance déconnectée, se trouve sensiblement décalé angulairement vis-à-vis de la fenêtre 61, indiquant ainsi à un tiers que la varistance associée est déconnectée.
  • L'épingle 400 est également avantageusement susceptible d'occuper une position finale dans laquelle les deux branches 410, 420 sont libérées des moyens de déconnexion 20. Chaque panneau 510, 520 est alors décalé angulairement relativement à la fenêtre 61, indiquant ainsi que les deux varistances 10 sont déconnectées.
  • Bien évidemment, l'organe de visualisation 50 peut être simplement formé par les portions de branches 410, 420 situées en regard de la fenêtre 61 lorsque les varistances sont en service.
  • De la même façon que dans les modes de réalisation précédemment décrits, chaque moyen de déconnexion 20 est susceptible de s'effacer en s'écartant suffisamment de la pièce de commande 40 de manière à libérer l'une des branches 410, 420, et ce lorsque l'échauffement de la varistance entraîne la fusion de la soudure maintenant les moyens de déconnexion 20, précisément la lame de déconnexion 21, en position de contrainte.
  • De façon particulièrement avantageuse, l'épingle 400 présente une élasticité intrinsèque telle qu'elle tend naturellement à se déployer, c'est-à-dire à s'ouvrir lorsqu'elle n'est plus sous contrainte. La configuration déployée de l'épingle 400 constitue ainsi sa position de repos.
  • Selon une variante de l'invention, susceptible d'être appliquée à tous les modes de réalisation précédemment décrit, la partie active 40A de la pièce de commande 40 comporte des moyens de dégagement 80 agencés pour faciliter la libération de la partie active 40A lors de l'ouverture des moyens de déconnexion 20 (figure 6).
  • De façon particulièrement avantageuse, les moyens de dégagement 80 sont constitués par une ou plusieurs pliures 81 formées dans la partie active 40A, de telle sorte que cette dernière présente un front oblique 82 facilitant le dégagement de la pièce de commande 40. Ainsi, lorsque les moyens de déconnexion 20, précisément la lame de déconnexion 21 s'écarte de la pièce de commande 40, l'existence du front oblique 82 permet à la partie active 40A de la pièce de commande 40 de se dégager plus facilement en glissant contre l'extrémité 21A les moyens de déconnexion 20.
  • Bien évidemment, d'autres modes de réalisation de l'invention sont envisageables et ce, sans sortir du cadre de l'invention.
  • Ainsi, à titre d'illustration, quelques modes de réalisation possibles de l'invention vont maintenant être décrits en se référant aux figures 7a à 10'c.
  • Selon une première variante représentée sur les figures 7a, 7b, 7c, la pièce de commande 40 peut être formée par deux branches 410, 420 indépendantes et reliées entre elles par l'intermédiaire d'un moyen élastique 70 tel qu'un ressort. Le moyen élastique 70 tend avantageusement à rapprocher les parties actives 40A de la pièce de commande 40. Selon cette variante, la pièce de commande 40 ne comporte pas d'extrémité fixe. Les parties actives 40A sont avantageusement maintenues écartées l'une de l'autre par les moyens de déconnexion 20, et ce à l'encontre du moyen élastique 70 tendant à les rapprocher. Les extrémités 410A, 420A des branches 410, 420 opposées aux parties actives 40A forment avantageusement l'organe de visualisation 50 et viennent à cet effet dans le champ de la fenêtre de visualisation 61 lorsque les moyens de déconnexion 20 sont dans leur position de fermeture et exercent une contrainte latérale interne sur les branches 410, 420 (figure 7a).
  • Dans la position intermédiaire représentée sur la figure 7b, l'une des varistances est déconnectée, de telle sorte que la branche 420 associée est libérée du moyen de déconnexion 20 correspondant et son extrémité 420A n'est plus en regard de la fenêtre 61. L'aspect visuel de la fenêtre 61 indique donc à l'utilisateur que 50 % des varistances sont hors service.
  • Lorsque la deuxième varistance est elle-même hors service, la branche 410 est repoussée par le moyen élastique 70 découvrant ainsi l'autre moitié de la fenêtre 61 qui indique désormais que toutes les varistances sont hors service.
  • Selon une deuxième variante de réalisation représentée sur les figures 8a, 8b, 8c, la pièce de commande 40 est formée par une épingle 400 comportant une partie fixe 400A à partir de laquelle partent deux branches 410, 420. Les deux branches 410, 420 sont en outre reliées, de préférence dans leur partie médiane, par l'intermédiaire d'un moyen élastique 70 tel qu'un ressort qui tend à les écarter l'une de l'autre. L'épingle 400 est ainsi maintenue dans sa position fermée représentée sur la figure 8a par l'intermédiaire des moyens de déconnexion 20 qui viennent prendre appui, lorsque les deux varistances sont en service, sur les parties actives 40A des deux branches 410, 420 situées à proximité de l'extrémité fixe 400A.
  • Selon cette variante, l'organe de visualisation 50 est également formé par les extrémités libres 410A, 420A des branches 410, 420 qui viennent s'imbriquer l'une dans l'autre en regard de la fenêtre 61.
  • Lorsque l'un des moyens de déconnexion 20 s'écarte de la branche 420 associée, suite à la déconnexion de l'une des varistances, cela a pour effet de permettre la détente du moyen élastique 70 qui repousse ladite branche 420 vers l'une des parois 60C du boîtier 60. Simultanément, l'extrémité libre 420A de la branche 420 s'écarte de la fenêtre 61, de telle sorte que celle-ci indique que l'une des deux varistances est hors service. Dans cette configuration, seule la moitié de la fenêtre 61 est occupée par l'organe de visualisation 50.
  • Lorsque la deuxième varistance est elle-même hors service, la branche 410 est repoussée par le moyen élastique 70 découvrant ainsi l'autre moitié de la fenêtre 61 dont l'aspect visuel indique que toutes les varistances sont déconnectées et qu'il est nécessaire de procéder à leur changement.
  • Une autre variante de réalisation de l'invention est représentée sur les figures 9, 9a, 9b, 9c.
  • Selon cette variante, l'épingle 400 est formée par deux branches 410, 420 dont les formes confèrent à l'épingle 400 son élasticité intrinsèque, et l'organe de visualisation 50 est formé par les extrémités libres 410A, 420A desdites branches 410, 420. Lesdites extrémités libres 410A, 420A sont avantageusement conformées de manière à venir recouvrir chacune environ 50 % de la fenêtre 61 lorsque les deux varistances 10 sont connectées.
  • Dans cette variante, les moyens de déconnexion 20 exercent une contrainte latérale externe sur les parties actives 40A des branches 410, 420 tendant à refermer l'épingle 400. Le système de visualisation correspondant à cette variante est ainsi susceptible de fournir à l'utilisateur l'une des trois indications visuelles suivantes :
    • 100 % des varistances sont en service (figure 9a),
    • 50 % des varistances sont déconnectées (figure 9b),
    • ou 100 % des varistances sont déconnectées (figure 9c).
  • Une autre variante de réalisation de l'invention est représentée sur les figures 10, 10a, 10b, 10c. Selon cette variante, l'épingle 400 est formée par l'assemblage de deux branches 410, 420, de telle sorte que l'une des branches 420 soit située au premier plan lorsque l'on regarde à travers la fenêtre 61, l'autre branche 410 étant située derrière la branche 420. De même que dans la variante précédente, c'est la forme spécifique des branches 410, 420 qui confèrent à l'épingle 400 son élasticité structurelle.
  • Selon cette variante, en revanche, l'organe de visualisation 50 est conçu de manière à surestimer la dégradation de l'état des varistances afin d'inciter l'utilisateur à effectuer le remplacement de ces dernières dès que l'une des varistances est déconnectée. Ainsi, l'organe de visualisation 50 est conçu de manière à minimiser les risques d'erreur d'interprétation de l'aspect visuel de la fenêtre 61. En effet, dans les variantes précédemment décrites, l'organe de visualisation 50 est conçu de telle sorte que lorsque l'une des varistances est déconnectée, seulement 50 % de la fenêtre 61 est découverte, de telle sorte que l'utilisateur peut penser que le dispositif de protection est environ à la moitié de sa durée de vie. Dans ces conditions, l'utilisateur peut alors considérer qu'il dispose encore d'un certain temps de latence pour effectuer le changement du dispositif. Or, pendant toute la période où la première varistance est déconnectée, l'installation bénéficie d'une protection réduite à une seule varistance, jusqu'au remplacement de la varistance défaillante. Dès lors, si un choc de courant d'amplitude très importante se produit, l'installation risque d'être totalement dépourvue de protection, et ce de façon subite et imprévisible.
  • Selon la variante représentée sur les figures 10, 10a, 10b, 10c qui du reste constitue une invention indépendante à part entière, l'organe de visualisation 50 est conçu de telle sorte qu'à la première déconnexion, la fenêtre 61 soit découverte à plus de 50 %. Tel que cela est illustré sur la figure 10, l'organe de visualisation 50 est ainsi réparti entre les deux branches 410, 420 et se situe préférentiellement aux extrémités libres 410A, 420A desdites branches 410, 420.
  • De façon particulièrement avantageuse et tel que cela est représenté sur la figure 10, la branche 420, située au premier plan par rapport à la fenêtre 61, comporte un prolongement a de son extrémité libre 420A. Ce prolongement peut par exemple être de forme trapézoïdale et coloré en rouge. Tel que cela est représenté sur la figure 10, une lumière b est ménagée dans l'extrémité libre 420A, ladite lumière b étant destinée à venir sensiblement en regard de la fenêtre 61 lorsque l'épingle 400 est en position fermée et que les deux varistances sont en service (figure 10a).
  • De façon particulièrement avantageuse, l'extrémité 420A de la branche 420 comporte également une partie c, de préférence colorée en blanc, et disposée dans le prolongement de la lumière b de manière à venir également sensiblement en regard de la fenêtre 61 lorsque l'épingle 400 est dans sa position fermée illustrée sur la figure 10a.
  • Tel que cela est représenté sur la figure 10, la branche 410 et précisément l'extrémité 410A de cette dernière comporte une portion d, par exemple colorée en blanc et rectangulaire, dimensionnée de telle sorte qu'elle vienne sensiblement en regard de la fenêtre 61 en position de fermeture de l'épingle 400, et précisément derrière la partie c et la lumière b de la branche 420.
  • Tel que cela est représenté sur la figure 10'a, l'utilisateur visualise, dans la configuration illustrée sur la figure 10a, une fenêtre 61 homogène, et par exemple 100 % blanche. Précisément, la fenêtre 61 permet d'une part de visualiser la partie c, par exemple blanche, et d'autre part la portion d également de préférence blanche.
  • Suite à la première déconnexion, illustrée sur la figure 10b, l'un des moyens de déconnexion 20 s'écarte de la partie active 40A de la branche 420 libérant ainsi cette dernière. L'extrémité 420A se déplace alors, par effet élastique, par rapport à la fenêtre 61.
  • Tel que cela est illustré sur la figure 10'b, le prolongement a vient alors au premier plan en regard de la fenêtre 61, dissimulant ainsi la majeure partie de la portion d de la branche 410. Tel qu'illustré sur la figure 10'b, la fenêtre 61 est occupée en majorité (par exemple à 80 %) par le prolongement a de préférence rouge, les 20 % restants étant occupés par la portion d de préférence blanche. Cet aspect visuel est ainsi de nature à inciter l'utilisateur à changer le plus rapidement possible les composants de protection.
  • A la deuxième déconnexion représentée sur la figure 10c, la partie active 40A de la branche 410 est à son tour libérée du moyen de déconnexion 20 correspondant de telle sorte que l'extrémité 410A de ladite branche 410 s'écarte également de la fenêtre 61. Dans cette configuration, le prolongement a, de préférence rouge, se situe toujours au premier plan lorsque l'on regarde à travers la fenêtre 61 (figure 10'c). Ce prolongement a occupe de préférence environ 80 % de la fenêtre 61. La fenêtre 61 laisse également entrevoir, dans cette configuration, le fond e du boîtier 60, de préférence rouge de telle sorte que la fenêtre 61 apparaisse totalement rouge à l'utilisateur, lui indiquant qu'il est impératif de changer les composants de protection dans les plus brefs délais car l'installation n'est plus protégée.
  • D'autres variantes peuvent encore être envisagées, et notamment si la cellule de protection 1 comporte plus de deux varistances 10 en parallèle, il est envisageable de réaliser une pièce de commande 40 comportant plus de deux branches.
  • Selon cette variante, non représentée aux figures, plusieurs fenêtres pourront être ménagées dans le boîtier, une fenêtre donnée correspondant par exemple à une varistance donnée.
  • Il est également envisageable, dans le cas d'un dispositif de protection comprenant plusieurs varistances en parallèle, de juxtaposer plusieurs cellules de protection 1, comprenant chacune deux modules 2, chaque cellule étant associée à une unique épingle.
  • Avantageusement, le dispositif de protection selon l'invention peut être également équipé de moyens de télésignalisation, permettant à un tiers de visualiser à distance l'état des varistances. De tels moyens de télésignalisation sont bien connus de l'homme du métier et ne feront pas l'objet d'une description plus détaillée.
  • Le dispositif de protection conforme à l'invention permet donc, grâce à un montage particulièrement simple des moyens de visualisation 30, d'assurer non seulement une déconnexion particulièrement fiable et efficace des varistances lorsque ces dernières se trouvent dans un état dégradé, mais également de permettre simultanément à un tiers de visualiser l'état de ces varistances et ce en limitant le risque de grippage du mécanisme ou encore d'éventuels problèmes de guidage de pièces.
  • En effet, en raison de la faible surface de contact entre les pièces fonctionnelles, le risque de blocage d'une pièce par une autre est significativement réduit.
    • POSSIBILITE D'APPLICATION INDUSTRIELLE
  • L'invention trouve son application industrielle dans la conception et la fabrication de dispositifs de protection contre les surtensions.

Claims (10)

  1. Dispositif de protection d'une installation électrique contre les surtensions comportant:
    - au moins un composant de protection (10),
    - des moyens de déconnexion (20) du composant de protection (10), adaptés pour déconnecter le composant de protection (10) de l'installation électrique, et susceptibles d'occuper une position de fermeture, dans laquelle le composant de protection (10) est connecté, et une position d'ouverture, dans laquelle le composant de protection (10) est déconnecté;
    - des moyens de visualisation (30) de l'état du composant de protection (10), reliés fonctionnellement aux moyens de déconnexion (20) et comportant :
    - une pièce de commande (40), apte à se déplacer sous la dépendance des moyens de déconnexion (20);
    - un organe de visualisation (50), associé à la pièce de commande (40) de telle manière que l'organe de visualisation (50) indique, en fonction de la position de la pièce de commande (40), si le composant de protection (10) est en service ou déconnecté;
    la pièce de commande (40) étant montée mobile élastiquement entre une première position, correspondant à un état connecté du composant de protection (10), dans laquelle la pièce de commande (40) est contrainte élastiquement et maintenue en position par les moyens de déconnexion (20), et une deuxième position, correspondant à un état déconnecte du composant de protection (10), dans laquelle la pièce de commande (40) n'est plus maintenue par les moyens de déconnexion (20), la pièce de commande (40) et les moyens de déconnexion (20) étant disposés de telle sorte que les moyens de déconnexion (20), lors de leur ouverture, s'écartent suffisamment de la pièce de commande (40) pour libérer et autoriser ainsi le déplacement libre de la pièce de commande (40)
    caractérisé en ce que le dispositif de protection comporte une cellule de protection (41) comprenant l'au moins un composant de protection sous la forme d'un premier et d'un deuxième composants de protection (10) montés en parallèle et associés respectivement à un premier et un deuxième moyens de déconnexion (20), la pièce de commande (40) étant formée par une première et une deuxième branches (410, 420) montées en opposition de telle sorte que la pièce de commande (40) présente une symétrie par rapport au plan (S) définissant la séparation entre les deux composants de protection (10)..
  2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pièce de commande (40) comporte au moins une partie dite active (40A), qui vient en appui contre les moyens de déconnexion (20) dans leur position de fermeture, le montage étant tel que ladite partie active (40A) est apte à se déplacer suivant une direction (D2) sensiblement perpendiculaire à la direction principale (D1) de déplacement des moyens de déconnexion (20).
  3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les branches (410, 420) de la pièce de commande (40) sont assemblées de manière à former une épingle (400) qui, dans sa position de contrainte, est interposée entre le premier et le deuxième moyens de déconnexion (20) de telle sorte que ces derniers, en position de fermeture, exercent une contrainte latérale externe sur les branches (410, 420), tendant à refermer l'épingle (400).
  4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'épingle (400) est susceptible d'occuper une position intermédiaire dans laquelle la première branche (410) est contrainte latéralement par le premier moyen de déconnexion (20) et la deuxième branche est libérée du deuxième moyen de déconnexion (20), indiquant ainsi qu'un seul composant de protection (10) est déconnecté, et une position finale, dans laquelle les deux branches (410, 420) sont libérées des moyens de déconnexion (20), indiquant ainsi que les deux composants de protection (10) sont déconnectés.
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que chaque moyen de déconnexion (20) est formé par une lame de déconnexion (21), soudée à l'un des pôles du composant de protection (10) correspondant, et apte à se déplacer de la position fermée vers la position ouverte après fusion de la soudure, libérant ainsi la branche (41) de la pièce de commande (40) associée.
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les moyens de visualisation (30) sont montés dans un boitier (60).
  7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'organe de visualisation (50) est formé par au moins un panneau (51), monté sur la pièce de commande (40) et disposé de manière à se déplacer en regard d'une fenêtre (61) ménagée dans le boîtier (60) pour obtenir un aspect visuel différent à travers la fenêtre (61), en fonction de la position de la pièce de commande (40).
  8. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la partie active (40A) de la pièce de commande (40) comporte des moyens de dégagement (80) agencés pour faciliter sa libération lors de l'ouverture des moyens de déconnexion (20).
  9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que les moyens de dégagement (80) sont constitués par une ou plusieurs pliures (81) formée(s) dans la partie active (40A) de telle sorte que cette dernière présente un front oblique (82) facilitant le dégagement de la pièce de commande (40).
  10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque composant de protection (10) est formé par une varistance.
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