EP1953787A2 - Dispositif de protection contre les surtensions à contact mobile comprénant des moyens de déconnexion sélectifs - Google Patents

Dispositif de protection contre les surtensions à contact mobile comprénant des moyens de déconnexion sélectifs Download PDF

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EP1953787A2
EP1953787A2 EP08354006A EP08354006A EP1953787A2 EP 1953787 A2 EP1953787 A2 EP 1953787A2 EP 08354006 A EP08354006 A EP 08354006A EP 08354006 A EP08354006 A EP 08354006A EP 1953787 A2 EP1953787 A2 EP 1953787A2
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EP
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disconnector
electrode
energy
connection
connection electrode
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EP08354006A
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Eric Domejean
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Schneider Electric Industries SAS
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Schneider Electric Industries SAS
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/10—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess voltage, e.g. for lightning protection
    • 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
    • H01H9/46—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns
    • H01H9/465—Shunt circuit closed by transferring the arc onto an auxiliary electrode
    • 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
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/14—Adaptation for built-in safety spark gaps

Definitions

  • the invention relates to an overvoltage protection device comprising an overvoltage limiter with non-linear elements variable with the voltage and a disconnection device with electrical contacts electrically arranged in series with the surge protector.
  • Said disconnection device comprises a first connection electrode in electrical connection with a first connection pad, a second connection electrode in electrical connection with a second pad and a third movable pad switching electrode electrically connected to the second pad connection.
  • An actuating mechanism is provided for moving the third movable arc switching electrode to cause permanent opening of the electrical contacts when the protective device.
  • Overvoltage protection devices include an overvoltage limiter with non-linear elements variable with the voltage and a contact disconnection device actuated by an actuating mechanism.
  • the surge protector and the disconnect device are connected in series.
  • the contact disconnection device can adopt a triggering position and a latching position respectively corresponding to the open state and the closed state of the contacts.
  • An actuating mechanism causes the displacement of the contacts of the disconnection device to the open state, especially in the event of destruction of the surge arrester when said non-linear elements are at the end of their service life.
  • the contacts can generally open and close (repel) under a lightning strike without the actuating mechanism unlocking. These repulsions (openings) of the contacts during operation of the protection device are followed by an automatic re-closing of said contacts.
  • the calibration of the known protection devices is carried out so that the actuating mechanism of the disconnection device remains locked in the presence of electrical currents of lightning waves type 10/350 or 8/20. It is generally undesirable for the actuating mechanism of the disconnecting device to unlock and cause permanent opening of the contacts each time it is crossed by an electric lightning wave current.
  • the triggering energy threshold is directly dependent on the electric currents of 10/350 or 8/20 type lightning waves for which the opening of the contacts of the disconnection device is not desired.
  • said triggering energy threshold corresponds to the threshold above which electrical currents of lightning waves of the 10/350 or 8/20 type would cause the permanent opening of the electrical contacts.
  • alternating or short-circuit currents having an electrical energy greater than the triggering energy threshold cause the contacts of the disconnection device to open.
  • the protective device is effective and allows the flow of said electric currents of lightning waves without their energy is responsible for material damage.
  • the electric currents of 10/350 or 8/20 type lightning waves having an energy lower than the triggering energy threshold do not unlock the actuating mechanism of the disconnection device to cause the opening of the contacts.
  • the known protective devices do not have the sufficient level of protection.
  • the invention therefore aims to overcome the disadvantages of the state of the art, so as to provide an overvoltage protection device comprising means of disconnection effective against short circuits.
  • the overvoltage protection device comprises a disconnector against the alternating or continuous short-circuit currents connected in series between the third movable arc switching electrode and the second connection pad. Said disconnector is disconnected when an electric arc is switched between the first connection electrode and the second connection electrode and said disconnector goes into a closed electrical state to an open electrical state when it is traversed by alternating or continuous electric currents. short circuit having an energy lower than a triggering energy threshold. Said triggering energy threshold corresponds to the threshold above which electrical currents of lightning waves of the 10/350 or 8/20 type cause the permanent opening of the electrical contacts.
  • the disconnector against alternating currents or continuous short circuit is a thermal disconnector.
  • the thermal disconnector is a protection fuse.
  • the surge protector is connected in series with the disconnector against alternating or short-circuit currents between the movable arc switching electrode and the second connection pad, limiter and said disconnector being simultaneously off when an electric arc is switched between the first connection electrode and the second connection electrode.
  • the surge protector is electrically connected in series with the disconnection device by at least a fuse link
  • drive means exert a displacement force displacing the surge protector in case of melting of said at least one fuse link, the displacement of said limiter acting directly on the actuating mechanism to move the third switching electrode moving arc and cause the permanent opening of the contacts.
  • the drive means comprise a spring.
  • the surge protector is electrically connected to the second connection pad by two fusible links, a first fusible link acting as a disconnector against alternating or continuous currents of short circuits, a second fusible link undergoing a fusion in case of overheating said limiter.
  • the second fusible link is a low temperature solder.
  • the surge protector comprises a varistor.
  • the surge protector comprises a varistor connected in series with a spark gap.
  • a high-energy disconnector is connected in series between the first connection electrode and the first connection pad, the said high-energy disconnector being calibrated to disconnect when electrical currents having an energy greater than the triggering energy threshold.
  • the high-energy disconnector comprises means for acting on the actuating mechanism to cause the permanent opening of the electrical contacts.
  • the high-energy disconnector comprises electromagnetic triggering means.
  • the high energy disconnector comprises a fuse element.
  • the third movable arc switching electrode is connected to the first connection electrode by an insulating piece forming a spark gap when the electrical contacts are closed.
  • the third movable arc switching electrode is in contact with the first connection electrode when the electrical contacts are closed.
  • the disconnector against the AC or DC short-circuit currents is off when the third moving arc switching electrode moves away from the first connection electrode and an electric arc is switched between the first connection electrode. and the second connection electrode.
  • the overvoltage protection device 1 comprises an overvoltage limiter 2 with variable non-linear elements with the voltage and a disconnecting device 3 with electrical contacts 4, 6.
  • the surge protector 2 and the disconnection device 3 are electrically arranged. serial.
  • the surge protector 2 preferably comprises a varistor 21.
  • a spark gap 22 may also be placed in series with the varistor 21.
  • the disconnection device 3 comprises a first connection electrode 40 in electrical connection with a first connection pad 41 and a second connection electrode 50 in electrical connection with a second connection pad 51.
  • connection pads 41, 51 are intended to be connected respectively to a phase and the neutral or vice versa.
  • connection pads 41, 51 are intended to be connected respectively to a phase and earth or vice versa.
  • the disconnection device 3 comprises a third movable arc switching electrode 60 electrically connected to the second connection pad 51.
  • a first electrical contact 4 is placed on the first connection electrode 40 and a second electrical contact 6 is positioned on the third movable arc switching electrode 60.
  • the third movable arc switching electrode 60 is in contact with the first connection electrode 40 when the electrical contacts 4, 6 are closed.
  • the disconnecting device 3 further comprises an actuating mechanism 7. Said mechanism is intended to be actuated to move the third movable arc switching electrode 60 and mechanically cause the permanent opening of the electrical contacts 4, 6.
  • the disconnecting device 3 with contacts 4, 6 is calibrated firstly to discharge electrical currents of lightning waves of the type 10/350 or 8/20 without the actuating mechanism 7 being actuated, and of on the other hand to actuate the actuating mechanism 7 and cause the permanent opening of the contacts 4, 6 for alternating currents or continuous short circuit.
  • the protection devices 1 are calibrated in such a way that the actuating mechanism 7 of the disconnection device 3 remains locked in the presence of electric currents of 10/350 or 8/20 type lightning waves. Indeed, the actuating mechanism 7 does not cause permanent opening of the contacts each time it is crossed by an electric current of lightning wave.
  • the triggering energy threshold is directly dependent on the electric currents of 10/350 or 8/20 type lightning waves for which the opening of the contacts 4, 6 of the disconnection device 3 is not performed. In other words, said triggering energy threshold corresponds to the threshold beyond which 10/350 or 8/20 lightning-type electric currents would cause permanent opening of the electrical contacts 4, 6.
  • the actuating mechanism 7 When the protection device is traversed by electric currents having an energy greater than a triggering energy threshold, the actuating mechanism 7 is actuated and moves the third moving arc switching electrode 60 and mechanically causing the permanent opening of the electrical contacts 4, 6.
  • the electric currents responsible for actuating the actuating mechanism 7 are generally alternating currents or continuous short circuit.
  • the protection device When the protection device is traversed by electric currents of lightning waves of type 10/350 or 8/20 having an energy lower than the trigger threshold energy, the protection device is effective and allows the flow of electrical currents of lightning waves without their energy being responsible for material damage. In addition, said electric lightning wave currents do not unlock the actuating mechanism of the disconnecting device to cause the opening of the contacts.
  • the overvoltage protection device has a disconnector against alternating or short-circuit currents 9.
  • the disconnector against the AC or DC short-circuit currents 9 is connected in series between the third movable arc switching electrode 60 and the second connection pad 51.
  • the protection device comprises an arc extinguishing chamber 101.
  • the first connection electrode 40 and the second connection electrode 50 are arranged facing the arc extinguishing chamber 101 and define the mouth of said chamber.
  • Said arc extinguishing chamber 101 comprises deionization fins 102 for cooling an electric arc 100 and extinguishing it.
  • the disconnector against alternating or continuous short-circuit currents 9 may be a thermal disconnector.
  • the disconnector against alternating or continuous short-circuit currents 9 is preferably a protection fuse.
  • the surge protector 2 is electrically connected in series with the disconnector against the AC or DC short-circuit currents 9 between the movable arc switching electrode 60 and the second connection pad 51.
  • an electric arc 100 is very quickly switched between the first connection electrode 40 and the second connection electrode 50. and the overvoltage limiter 2 and the disconnector against the AC currents or short-circuit currents 9 are simultaneously placed out of circuit and are lightly traversed by the lightning wave. Said limiter and said disconnector are then protected and are not damaged by lightning strikes.
  • the surge protector 2 is connected electrically in series with the disconnecting device 3 by at least one fuse link 9, 8.
  • Drive means 10 permanently exert the displacement force Fd on said surge protector. If at least one of the fuse links is destroyed, the surge protector 2 then moves under the action of the displacement force Fd.
  • the displacement of said limiter acts directly on the actuating mechanism 7. Said mechanism unlocks and moves the third movable arc switching electrode 60 and causes the permanent opening of the contacts 4, 6.
  • the drive means 10 preferably comprise a spring.
  • This coil-type spring is compressed and exerts the displacement force Fd directly on the varistor 21.
  • the varistor 21 is connected in series with the disconnection device 3 through two connection terminals.
  • a first terminal is connected to the disconnection device 3 by a flexible metal braid (not shown), and a second terminal is connected to the second connection pad 51 by a rigid axis integrating said at least one fuse link 8, 9.
  • the rigid axis maintains the varistor in a first position.
  • the third mobile arc switching electrode is in a so-called service position.
  • the rigid axis releases the displacement of the varistor under the action of the displacement force Fd.
  • the varistor 21 moves to act directly on the actuating mechanism 7. Indeed, as shown on the Figures 8 and 9 the varistor 21 comes into contact with a trigger bar 71 of the actuating mechanism 7 which unlocks to move the third movable arc switching electrode 60.
  • the displacement of said third electrode causes the permanent opening of the contacts 4, 6.
  • the third movable arc switching electrode 60 is then in a so-called switching position.
  • the surge protector 2 can be electrically connected to the second connection pad 51 by two fusible links 9, 8.
  • a first fuse link plays the role of the disconnector against alternating or short-circuit currents 9.
  • the rigid axis connecting the varistor to the second connection pad 51 then comprises a section calibrated to melt when said axis is traversed by short-circuit electric currents whose energy is below the tripping threshold.
  • a second fusible link 8 undergoes melting in the event of overheating of said limiter.
  • the rigid axis connecting the varistor 21 to the second connection pad 51 is soldered to the second terminal of the varistor 21 by a low temperature solder.
  • the operation of the first embodiment remains unchanged if the varistor 21 is placed in a carriage or in a mobile housing, forming a single block with the varistor 21.
  • the displacement force could then be applied to the carriage or to the housing mobile instead of directly applying to the varistor.
  • the carriage or the mobile housing could act directly on the trigger bar 71 of the actuating mechanism 7.
  • a high-energy disconnector 11 is connected in series between the first connection electrode 40 and the first connection pad 41. Said high-energy disconnector 11 is calibrated to disconnect when electrical currents having a higher energy flow through it. at the trigger energy threshold.
  • said high-energy disconnector is intended to act on the actuating mechanism 7 to move the third movable arc switching electrode 60 and cause the permanent opening of the electrical contacts 4, 6.
  • the high-energy disconnector 11 is then calibrated to unlock the actuating mechanism 7 when it is crossed by electric currents having an energy greater than the triggering energy threshold.
  • Said high-energy disconnector then comprises means for acting on the actuating mechanism 7 to cause permanent opening of the electrical contacts 4, 6.
  • the high-energy disconnector 11 comprises electromagnetic tripping means or a fuse element.
  • the third movable arc switching electrode 60 is connected to the first connection electrode 40 by an insulating piece when the electrical contacts 4, 6 are closed.
  • the insulating part forms a spark gap 22 electrically positioned in series with the varistor 21 of the overvoltage limiter 2.
  • the disconnector against the AC or DC short-circuit currents 9 is switched off when an electric arc 100 is switched between the first connection electrode 40 and the second connection electrode 50.
  • the disconnecting device comprises resetting means 72.
  • the resetting means 72 allow the displacement of said third electrode from the so-called switching position to the so-called service position.
  • the resetting means 72 it is possible to mechanically cause the closing of the contacts 4, 6 after permanent opening of said contacts.
  • the resetting means 72 also act on the actuating mechanism 7 to cause the permanent opening of the electrical contacts 4, 6.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

Dispositif de protection (1) contre les surtensions comportant un limiteur de surtension (2) et un dispositif de déconnexion (3) à contacts électriques (4, 6). Ledit dispositif de déconnexion comportant une première électrode de raccordement (40) en liaison électrique avec une première plage de raccordement (41), une deuxième électrode de raccordement (50) en liaison électrique avec une deuxième plage de raccordement (51), et une troisième électrode de commutation (60) reliée électriquement à la deuxième plage de raccordement (51). Un mécanisme d'actionnement (7) déplace la troisième électrode (60) pour provoquer l'ouverture permanente des contacts électriques (4, 6). Le dispositif de protection comporte un déconnecteur contre les courants de court-circuit (9) connecté en série entre la troisième électrode (60) et la deuxième plage de raccordement (51). Ledit déconnecteur étant hors circuit lorsqu'un arc électrique (100) est commuté entre la première électrode de raccordement (40) et la deuxième électrode de raccordement (50).

Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • L'invention est relative à un dispositif de protection contre les surtensions comportant un limiteur de surtension à éléments non linéaires variables avec la tension et un dispositif de déconnexion à contacts électriques disposé électriquement en série avec le limiteur de surtension. Ledit dispositif de déconnexion comporte une première électrode de raccordement en liaison électrique avec une première plage de raccordement, une deuxième électrode de raccordement en liaison électrique avec une deuxième plage de raccordement et une troisième électrode de commutation d'arc mobile reliée électriquement à la deuxième plage de raccordement. Un mécanisme d'actionnement est destiné à déplacer la troisième électrode de commutation d'arc mobile pour provoquer l'ouverture permanente des contacts électriques lorsque le dispositif de protection..
    • ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
  • Il est connu des dispositifs de protection contre les surtensions comportant un limiteur de surtension à éléments non linéaires variables avec la tension et un dispositif de déconnexion à contacts actionnés par un mécanisme d'actionnement. Le limiteur de surtension et le dispositif de déconnexion sont montés en série.
  • Tel que décrit dans le document EP0441722B1 ; le dispositif de déconnexion à contacts peut adopter une position de déclenchement et une position d'enclenchement correspondant respectivement à l'état ouvert et à l'état fermé des contacts. Un mécanisme d'actionnement provoque le déplacement des contacts du dispositif de déconnexion vers l'état ouvert notamment en cas de destruction du limiteur de surtension lorsque desdits éléments non linéaires sont en fin de vie.
  • Le dispositif de déconnexion à contacts est calibré :
    • d'une part pour écouler des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 sans que le mécanisme d'actionnement ne soit actionné, et
    • d'autre part pour actionner le mécanisme d'actionnement et provoquer automatiquement l'ouverture permanente des contacts pour des courants alternatifs ou continus de court-circuit.
  • Les contacts peuvent généralement s'ouvrir et se refermer (répulser) sous un choc de foudre sans que le mécanisme d'actionnement ne se déverrouille. Ces répulsions (ouvertures) des contacts en cours de fonctionnement du dispositif de protection, sont suivies par une re-fermeture automatique desdits contacts.
  • On entend par « ouverture permanente » des contacts, une ouverture provoquée par le mécanisme d'actionnement. La re-fermeture des contacts n'est possible que par une action volontaire extérieure d'un utilisateur.
  • En effet, le calibrage des dispositifs de protection connus est réalisé de manière à ce que le mécanisme d'actionnement du dispositif de déconnexion reste verrouiller en présence de courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20. Il n'est généralement pas souhaitable que le mécanisme d'actionnement du dispositif de déconnexion se déverrouille et provoque l'ouverture permanente des contacts à chaque fois qu'il est traversé par un courant électrique d'onde de foudre.
  • Le seuil énergétique de déclenchement est directement dépendant des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 pour lesquels l'ouverture des contacts du dispositif de déconnexion n'est pas souhaitée. Autrement dit, ledit seuil énergétique de déclenchement correspond au seuil au-delà duquel des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 provoqueraient l'ouverture permanente des contacts électriques.
  • En outre, des courants alternatifs ou continus de court-circuit ayant une énergie électrique supérieure au seuil énergétique de déclenchement provoquent l'ouverture des contacts du dispositif de déconnexion.
  • Pour des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 ayant une énergie inférieure à l'énergie de seuil de déclenchement, le dispositif de protection est efficace et permet l'écoulement desdits courants électriques d'ondes de foudre sans que leur énergie soit responsable de dommages matériels. En outre, les courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 ayant une énergie inférieure au seuil énergétique de déclenchement ne déverrouillent pas le mécanisme d'actionnement du dispositif de déconnexion pour provoquer l'ouverture des contacts.
  • Cependant, dans certaines circonstances particulières, les dispositifs de protection connus ne présentent pas le niveau suffisant de protection.
  • En effet, lorsque l'énergie des courants alternatifs ou continus de court-circuit devient inférieure à celle de l'énergie de seuil de déclenchement, le mécanisme d'actionnement n'est plus actionné et ne provoque pas le déplacement permanent des contacts du dispositif de déconnexion de l'état fermé vers l'état ouvert. Le risque de détérioration des composants est alors non négligeable.
  • Cette situation peut notamment se présenter lorsque :
    • l'impédance du limiteur de surtension devient faible après avoir reçu de nombreux chocs de foudre. Un « faible courant alternatif de court-circuit » ayant une énergie inférieure à celle de l'énergie de seuil de déclenchement circule alors dans le dispositif de protection.
    • un mauvais montage de dispositif de protection est réalisé. Notamment, lorsque qu'un dispositif de protection, habituellement branché entre une phase et neutre, est branché par exemple entre deux phases. La tension appliquée entre les phases est généralement supérieure à celle que peut supporter en permanence le limiteur de surtension. Le limiteur de surtension devient alors passant et un « faible courant alternatif de court-circuit » circule dans le dispositif de protection. Ce faible courant alternatif de court-circuit peut être réduit si la puissance du transformateur d'alimentation est faible et/ou lorsque les longueurs de câbles sont grandes.
      Dans les deux situations décrites ci-dessus, le courant de court-circuit ayant une énergie inférieure à celle du seuil énergétique de déclenchement, peut provoquer des dommages matériels.
    EXPOSE DE L'INVENTION
  • L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un dispositif de protection contre ies surtensions comprenant des moyens de déconnexion efficaces contre des courts-circuits.
  • Le dispositif de protection contre les surtensions selon l'invention comporte un déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit connecté en série entre la troisième électrode de commutation d'arc mobile et la deuxième plage de raccordement. Ledit déconnecteur est hors circuit lorsqu'un arc électrique est commuté entre la première électrode de raccordement et la deuxième électrode de raccordement et ledit déconnecteur passe dans un état électrique fermé à un état électrique ouvert lorsqu'il est traversé par des courants électriques alternatifs ou continus de court-circuit ayant une énergie inférieure à un seuil énergétique de déclenchement. Ledit seuil énergétique de déclenchement correspond au seuil au-delà duquel des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 provoquent l'ouverture permanente des contacts électriques .
  • Avantageusement, le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit est un déconnecteur thermique.
  • De préférence, le déconnecteur thermique est un fusible de protection.
  • Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le limiteur de surtension est connecté en série avec le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit entre l'électrode de commutation d'arc mobile et la deuxième plage de raccordement, ledit limiteur et ledit déconnecteur étant simultanément hors circuit lorsqu'un arc électrique est commuté entre la première électrode de raccordement et la deuxième électrode de raccordement.
  • Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le limiteur de surtension est relié électriquement en série avec le dispositif de déconnexion par au moins une liaison fusible, des moyens d'entraînement exercent une force de déplacement déplaçant le limiteur de surtension en cas de fusion de ladite au moins une liaison fusible, le déplacement dudit limiteur agissant directement sur le mécanisme d'actionnement pour déplacer la troisième électrode de commutation d'arc mobile et provoquer l'ouverture permanente des contacts.
  • Avantageusement, les moyens d'entraînement comportent un ressort.
  • Dans un mode particulier de réalisation, le limiteur de surtension est relié électriquement à la deuxième plage de raccordement par deux liaisons fusibles, une première liaison fusible jouant le rôle du déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de courts-circuits, une seconde liaison fusible subissant une fusion en cas de surchauffe dudit limiteur.
  • De préférence, la seconde liaison fusible est une soudure basse température.
  • De préférence, le limiteur de surtension comporte une varistance.
  • De préférence, le limiteur de surtension comporte une varistance reliée en série avec un éclateur.
  • Dans un mode particulier de réalisation, un déconnecteur haut-énergie est branché en série entre la première électrode de raccordement et la première plage de raccordement, ledit déconnecteur haut-énergie étant calibré pour se déconnecter lorsqu'il est traversé par des courants électriques ayant une énergie supérieure au seuil énergétique de déclenchement.
  • De préférence, le déconnecteur haut-énergie comprend de moyens pour agir sur le mécanisme d'actionnement pour provoquer l'ouverture permanente des contacts électriques
  • Avantageusement, le déconnecteur haut-énergie comprend de moyens électromagnétiques de déclenchement.
  • Avantageusement, le déconnecteur haut-énergie comprend un élément fusible.
  • De préférence, la troisième électrode de commutation d'arc mobile est reliée à la première électrode de raccordement par une pièce isolante formant un éclateur lorsque les contacts électriques sont fermés.
  • Avantageusement, la troisième électrode de commutation d'arc mobile est en contact avec la première électrode de raccordement lorsque les contacts électriques sont fermés.
  • Avantageusement, le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit est hors circuit lorsque la troisième électrode de commutation d'arc mobile s'éloigne de la première électrode de raccordement et qu'un arc électrique est commuté entre la première électrode de raccordement et la deuxième électrode de raccordement.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 représente un dispositif de protection selon un premier mode préférentiel de réalisation de l'invention, en position fermé ;
    • la figure 2 représente un dispositif de protection selon la figure 1, en cours d'ouverture ;
    • la figure 3 représente un dispositif de protection selon la figure 1 en position ouvert ;
    • la figure 4 représente un dispositif de protection selon un second mode préférentiel de réalisation de l'invention, en position fermé ;
    • la figure 5 représente un dispositif de protection selon la figure 4, en cours d'ouverture ;
    • la figure 6 représente un dispositif de protection selon la figure 4 en position ouvert ;
    • les figures 7 à 9 représentent une première variante de réalisation du dispositif de protection selon les différents modes de réalisation de l'invention ;
    • les figures 10 à 11 représentent des vues schématiques de variantes de réalisation du dispositif de protection selon les différents modes de réalisation de l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
  • Comme représenté sur les figures 1 à 6, le dispositif de protection 1 contre les surtensions comporte un limiteur de surtension 2 à éléments non linéaires variables avec la tension et un dispositif de déconnexion 3 à contacts électriques 4, 6. Le limiteur de surtension 2 et le dispositif de déconnexion 3 sont disposés électriquement en série.
  • Le limiteur de surtension 2 comporte de préférence une varistance 21. Dans certains modes de réalisation de l'invention tels que représentés sur les figures 10 et 11, un éclateur 22 peut aussi être placé en série avec la varistance 21.
  • Le dispositif de déconnexion 3 comporte une première électrode de raccordement 40 en liaison électrique avec une première plage de raccordement 41 et une deuxième électrode de raccordement 50 en liaison électrique avec une deuxième plage de raccordement 51.
  • Si le dispositif de protection 1 est branché entre phase et neutre, les plages de raccordement 41, 51, sont destinées à être raccordées respectivement à une phase et au neutre ou inversement.
  • Si le dispositif de protection 1 est branché entre phase et terre, les plages de raccordement 41, 51, sont destinées à être raccordées respectivement à une phase et à la terre ou inversement.
  • Le dispositif de déconnexion 3 comporte une troisième électrode de commutation d'arc mobile 60 reliée électriquement à la deuxième plage de raccordement 51.
  • Un premier contact électrique 4 est placé sur la première électrode de raccordement 40 et un second contact électrique 6 est positionné sur la troisième électrode de commutation d'arc mobile 60.
  • Selon un mode de réalisation tel que représenté sur les figures 1 à 6, la troisième électrode de commutation d'arc mobile 60 est en contact avec la première électrode de raccordement 40 lorsque les contacts électriques 4, 6 sont fermés.
  • Le dispositif de déconnexion 3 comporte en outre un mécanisme d'actionnement 7. Ledit mécanisme est destiné à être actionné pour déplacer la troisième électrode de commutation d'arc mobile 60 et provoquer mécaniquement l'ouverture permanente des contacts électriques 4, 6.
  • Le dispositif de déconnexion 3 à contacts 4, 6 est calibré d'une part pour écouler des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 sans que le mécanisme d'actionnement 7 ne soit actionné, et d'autre part pour actionner le mécanisme d'actionnement 7 et provoquer l'ouverture permanente des contacts 4, 6 pour des courants alternatifs ou continus de court-circuit.
  • Le calibrage des dispositifs de protection 1 est réalisé de manière à ce que le mécanisme d'actionnement 7 du dispositif de déconnexion 3 reste verrouiller en présence de courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20. En effet, le mécanisme d'actionnement 7 ne provoque pas l'ouverture permanente des contacts à chaque fois qu'il est traversé par un courant électrique d'onde de foudre.
  • Le seuil énergétique de déclenchement est directement dépendant des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 pour lesquels l'ouverture des contacts 4, 6 du dispositif de déconnexion 3 n'est pas réalisée. Autrement dit, ledit seuil énergétique de déclenchement correspond au seuil au-delà duquel des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 provoqueraient l'ouverture permanente des contacts électriques 4, 6.
  • Lorsque le dispositif de protection est traversé par des courants électriques ayant une énergie supérieure à un seuil énergétique de déclenchement, le mécanisme d'actionnement 7 est actionné et déplace la troisième électrode de commutation d'arc mobile 60 et provoquer mécaniquement l'ouverture permanente des contacts électriques 4, 6. Les courants électriques responsables de l'actionnement du mécanisme d'actionnement 7 sont généralement des courants alternatifs ou continus de court-circuit.
  • Lorsque le dispositif de protection est traversé par des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 ayant une énergie inférieure à l'énergie de seuil de déclenchement, le dispositif de protection est efficace et permet l'écoulement des courants électriques d'ondes de foudre sans que leur énergie soit responsable de dommages matériels. En outre, lesdits courants électriques d'ondes de foudre ne déverrouillent pas le mécanisme d'actionnement du dispositif de déconnexion pour provoquer l'ouverture des contacts.
  • Le dispositif de protection contre les surtensions comporte un déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9.
  • Comme représenté sur les figures 1 à 6, selon tous les modes préférentiels de réalisation, le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9 est connecté en série entre la troisième électrode de commutation d'arc mobile 60 et la deuxième plage de raccordement 51.
  • Lorsque le dispositif de protection est traversé par des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20, un arc électrique 100 est très rapidement commuté entre la première électrode de raccordement 40 et la deuxième électrode de raccordement 50. Le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9 est placé hors circuit et n'est pas traversé par l'onde foudre. Le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9 est alors protégé et n'est pas endommagé par les chocs de foudre.
  • Le dispositif de protection comporte une chambre d'extinction d'arc 101. La première électrode de raccordement 40 et la deuxième électrode de raccordement 50 sont disposées en regard de la chambre extinction d'arc 101 et délimitent l'embouchure de ladite chambre d'extinction d'arc 101. Ladite chambre d'extinction d'arc 101 comporte des ailettes de désionisation 102 destinées au refroidissement d'un arc électrique 100 et à son extinction.
  • Lorsque le dispositif de protection est traversé par les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9 ayant une énergie inférieure au seuil énergétique de déclenchement, lesdits courants traversent la première électrode de raccordement 40, la troisième électrode de raccordement 60 et le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9. Ledit déconnecteur est calibré pour passer alors dans un état électrique fermé à un état électrique ouvert.
  • Le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9 peut être un déconnecteur thermique. Le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9 est, de préférence, un fusible de protection.
  • Selon un second mode préférentiel de l'invention, tel que représenté sur les figures 4 à 6, le limiteur de surtension 2 est connecté électriquement en série avec le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9 entre l'électrode de commutation d'arc mobile 60 et la deuxième plage de raccordement 51.
  • Ainsi, lorsque le dispositif de protection est traversé par des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20, un arc électrique 100 est très rapidement commuté entre la première électrode de raccordement 40 et la deuxième électrode de raccordement 50 et le limiteur de surtension 2 et le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9 sont simultanément placés hors circuit et sont peu traversés par l'onde de foudre. Ledit limiteur et ledit déconnecteur sont alors protégés et ne sont pas endommagés par les chocs de foudre.
  • Selon une première variante de réalisation, le limiteur de surtension 2 est relié électriquement en série avec le dispositif de déconnexion 3 par au moins une liaison fusible 9, 8. Des moyens d'entraînement 10 exercent de manière permanente la force de déplacement Fd sur ledit limiteur de surtension. Si au moins une des liaisons fusible est détruite, le limiteur de surtension 2 se déplace alors sous l'action de la force de déplacement Fd. Le déplacement dudit limiteur agit directement sur le mécanisme d'actionnement 7. Ledit mécanisme se déverrouille et déplace la troisième électrode de commutation d'arc mobile 60 et provoque l'ouverture permanente des contacts 4, 6.
  • Comme représenté sur les figures 7 à 9, les moyens d'entraînement 10 comportent de préférence un ressort. Ce ressort de type hélicoïdal est compressé et exerce la force de déplacement Fd directement sur la varistance 21. Selon ce mode particulier de réalisation de la variante, la varistance 21 est reliée en série avec de dispositif de déconnexion 3 à travers deux bornes de connexion.
  • Une première borne est reliée au dispositif de déconnexion 3 par une tresse métallique souple (non représentée), et une seconde borne est reliée à la deuxième plage de raccordement 51 par une axe rigide intégrant ladite au moins une liaison fusible 8, 9.
  • Comme représenté sur la figure 7, l'axe rigide maintient la varistance dans une première position. La troisième électrode de commutation d'arc mobile est dans une position dite de service. Lorsqu'au moins une des liaisons fusibles fond, l'axe rigide libère le déplacement de la varistance sous l'action de la force de déplacement Fd. Comme représenté sur la figure 8, la varistance 21 se déplace pour agir directement sur le mécanisme d'actionnement 7. En effet, comme représenté sur les figures 8 et 9, la varistance 21 rentre en contact avec une barre de déclenchement 71 du mécanisme d'actionnement 7 qui se déverrouille pour déplacer la troisième électrode de commutation d'arc mobile 60. Le déplacement de ladite troisième électrode provoque l'ouverture permanente des contacts 4, 6. La troisième électrode de commutation d'arc mobile 60 est alors dans une position dite de commutation.
  • Le limiteur de surtension 2 peut être relié électriquement à la deuxième plage de raccordement 51 par deux liaisons fusibles 9, 8.
  • Une première liaison fusible joue le rôle du déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9. Selon le mode de réalisation tel que représenté sur les figures 7 à 9, l'axe rigide reliant la varistance à la deuxième plage de raccordement 51 comporte alors une section calibrée pour fondre lorsque ledit axe est traversé par des courants électriques de court-circuit dont l'énergie est inférieure au seuil de déclenchement.
  • Une seconde liaison fusible 8 subit une fusion en cas de surchauffe dudit limiteur. Selon le mode de réalisation tel que représenté sur les figures 7 à 9, l'axe rigide reliant la varistance 21 à la deuxième plage de raccordement 51 est soudé à la seconde borne de la varistance 21 par une soudure basse température.
  • Le fonctionnement de la première variante de réalisation reste inchangé si la varistance 21 est placée dans un chariot ou dans un boîtier mobile, formant un bloc unique avec la varistance 21. La force de déplacement pourrait alors s'appliquer sur le chariot ou sur le boîtier mobile au-lieu de s'appliquer directement sur la varistance. En outre, le chariot ou le boîtier mobile pourrait agir directement la barre de déclenchement 71 du mécanisme d'actionnement 7.
  • Selon une première variante de réalisation telle que représentée sur la figure 10, un déconnecteur haut-énergie 11 est branché en série entre la première électrode de raccordement 40 et la première plage de raccordement 41. Ledit déconnecteur haut-énergie 11 est calibré pour se déconnecter lorsqu'il est traversé par des courants électriques ayant une énergie supérieure au seuil énergétique de déclenchement.
  • De préférence, ledit déconnecteur haut-énergie est destiné à agir sur le mécanisme d'actionnement 7 pour déplacer la troisième électrode de commutation d'arc mobile 60 et provoquer l'ouverture permanente des contacts électriques 4, 6. Le déconnecteur haut-énergie 11 est alors calibré pour déverrouiller le mécanisme d'actionnement 7 lorsqu'il est traversé par des courants électriques ayant une énergie supérieure au seuil énergétique de déclenchement. Ledit déconnecteur haut-énergie comprend alors des moyens pour agir sur le mécanisme d'actionnement 7 pour provoquer l'ouverture permanente des contacts électriques 4, 6.
  • Selon un mode particulier de réalisation, le déconnecteur haut-énergie 11 comprend de moyens électromagnétiques de déclenchement ou un élément fusible.
  • Selon une troisième variante de réalisation des différents modes de réalisation de l'invention, telle que représentée sur la figure 11, la troisième électrode de commutation d'arc mobile 60 est reliée à la première électrode de raccordement 40 par une pièce isolante lorsque les contacts électriques 4, 6 sont fermés. La pièce isolant forme un éclateur 22 positionné électriquement en série avec la varistance 21 du limiteur de surtension 2. En cas de choc de foudre, le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit 9 est hors circuit lorsqu'un arc électrique 100 est commuté entre la première électrode de raccordement 40 et la deuxième électrode de raccordement 50.
  • Selon une autre variante de réalisation, le dispositif de déconnexion comporte des moyens de réarmement 72. Les moyens de réarmement 72 permettent le déplacement de ladite troisième électrode de la position dite de commutation à la position dite de service. Autrement dit, grâce aux moyens de réarmement 72, il est possible de provoquer mécaniquement la fermeture des contacts 4, 6 après une ouverture permanente desdits contacts. En outre, Les moyens de réarmement 72 permettent aussi d'agir sur le mécanisme d'actionnement 7 pour provoquer l'ouverture permanente des contacts électriques 4, 6.

Claims (17)

  1. Dispositif de protection (1) contre les surtensions comportant :
    - un limiteur de surtension (2) à éléments non linéaires variables avec la tension,
    - un dispositif de déconnexion (3) à contacts électriques (4, 6) disposé électriquement en série avec le limiteur de surtension (2), ledit dispositif de déconnexion comportant :
    - une première électrode de raccordement (40) en liaison électrique avec une première plage de raccordement (41),
    - une deuxième électrode de raccordement (50) en liaison électrique avec une deuxième plage de raccordement (51),
    - une troisième électrode de commutation d'arc mobile (60) reliée électriquement à la deuxième plage de raccordement (51),
    - un mécanisme d'actionnement (7) déplaçant la troisième électrode de commutation d'arc mobile (60) pour provoquer l'ouverture permanente des contacts électriques (4, 6),
    caractérisé en ce qu'il comporte un déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit (9) connecté en série entre la troisième électrode de commutation d'arc mobile (60) et la deuxième plage de raccordement (51),
    - ledit déconnecteur étant hors circuit lorsqu'un arc électrique (100) est commuté entre la première électrode de raccordement (40) et la deuxième électrode de raccordement (50) ;
    - ledit déconnecteur passant dans un état électrique fermé à un état électrique ouvert lorsqu'il est traversé par des courants électriques alternatifs ou continus de court-circuit ayant une énergie inférieure à un seuil énergétique de déclenchement, ledit seuil énergétique de déclenchement correspondant au seuil au-delà duquel des courants électriques d'ondes de foudre de type 10/350 ou 8/20 provoquent l'ouverture permanente des contacts électriques (4, 6).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit (9) est un déconnecteur thermique.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déconnecteur thermique (9) est un fusible de protection.
  4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le limiteur de surtension (2) est connecté en série avec le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit (9) entre l'électrode de commutation d'arc mobile (60) et la deuxième plage de raccordement (51), ledit limiteur et ledit déconnecteur étant simultanément hors circuit lorsqu'un arc électrique (100) est commuté entre la première électrode de raccordement (40) et la deuxième électrode de raccordement (50).
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le limiteur de surtension (2) est relié électriquement en série avec le dispositif de déconnexion (3) par au moins une liaison fusible (9, 8), des moyens d'entraînement (10) exercent une force de déplacement (Fd) déplaçant le limiteur de surtension (2) en cas de fusion de ladite au moins une liaison fusible, le déplacement dudit limiteur agissant directement sur le mécanisme d'actionnement (7) pour déplacer la troisième électrode de commutation d'arc mobile (60) et provoquer l'ouverture permanente des contacts (4, 6).
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement (10) comportent un ressort.
  7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le limiteur de surtension (2) est relié électriquement à la deuxième plage de raccordement (51) par deux liaisons fusibles (9, 8), une première liaison fusible jouant le rôle du déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit (9), une seconde liaison fusible (8) subissant une fusion en cas de surchauffe dudit limiteur.
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde liaison fusible (8) est une soudure basse température.
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le limiteur de surtension (2) comporte une varistance (21).
  10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le limiteur de surtension (2) comporte une varistance (21) reliée en série avec un éclateur (22).
  11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un déconnecteur haut-énergie (11) est branché en série entre la première électrode de raccordement (40) et la première plage de raccordement (41), ledit déconnecteur haut-énergie (11) étant calibré pour se déconnecter lorsqu'il est traversé par des courants électriques ayant une énergie supérieure au seuil énergétique de déclenchement.
  12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le ledit déconnecteur haut-énergie comprend de moyens pour agir sur le mécanisme d'actionnement (7) pour provoquer l'ouverture permanente des contacts électriques (4, 6).
  13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le déconnecteur haut-énergie (11) comprend de moyens électromagnétiques de déclenchement.
  14. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le déconnecteur haut-énergie (11) comprend un élément fusible.
  15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 14,
    caractérisé en ce que la troisième électrode de commutation d'arc mobile (60) est reliée à la première électrode de raccordement (40) par une pièce isolante formant un éclateur lorsque les contacts électriques (4, 6) sont fermés.
  16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 14,
    caractérisé en ce que la troisième électrode de commutation d'arc mobile (60) est en contact avec la première électrode de raccordement (40) lorsque les contacts électriques (4, 6) sont fermés.
  17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le déconnecteur contre les courants alternatifs ou continus de court-circuit (9) est hors circuit lorsque la troisième électrode de commutation d'arc mobile (60) s'éloigne de la première électrode de raccordement (40) et qu'un arc électrique (100) est commuté entre la première électrode de raccordement (40) et la deuxième électrode de raccordement (50) ;
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