EP3459102B1 - Cartouche fusible - Google Patents

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EP3459102B1
EP3459102B1 EP17731200.6A EP17731200A EP3459102B1 EP 3459102 B1 EP3459102 B1 EP 3459102B1 EP 17731200 A EP17731200 A EP 17731200A EP 3459102 B1 EP3459102 B1 EP 3459102B1
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resistive
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fuse cartridge
cartridge
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Nicolas Kalischek
Denis Deckert
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Hager Electro SAS
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Hager Electro SAS
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Publication date
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/0241—Structural association of a fuse and another component or apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/0411—Miniature fuses
    • H01H85/0415—Miniature fuses cartridge type
    • H01H85/0417—Miniature fuses cartridge type with parallel side contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/38—Means for extinguishing or suppressing arc
    • H01H2085/385—Impedances connected with the end contacts of the fusible element
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/044—General constructions or structure of low voltage fuses, i.e. below 1000 V, or of fuses where the applicable voltage is not specified
    • H01H85/045—General constructions or structure of low voltage fuses, i.e. below 1000 V, or of fuses where the applicable voltage is not specified cartridge type
    • H01H85/0456—General constructions or structure of low voltage fuses, i.e. below 1000 V, or of fuses where the applicable voltage is not specified cartridge type with knife-blade end contacts

Definitions

  • the present invention relates to the field of electrical safety equipment, and relates to a fuse cartridge comprising a fuse element, a casing enclosing said fuse element and two end contacts arranged on either side of said casing.
  • the role of the fuse cartridge is to open an electrical circuit when the current is too high. This is traditionally achieved by the melting of a fuse element under the effect of the rise in temperature caused by the overcurrent.
  • the object of the present invention is to alleviate the aforementioned drawbacks and to propose a fuse cartridge incorporating an additional protection device making it possible to limit the current during the installation of this fuse cartridge.
  • the present invention relates to a fuse cartridge according to claim 1.
  • This resistive element is a complementary element which makes it possible to reduce, at least temporarily, the intensity of the current flowing in the circuit.
  • the current can flow through two paths depending on whether the contact is established on the one hand, between the first contact surface of the resistive contact and the opposite contact, passing through the resistive element and the fuse element and, of on the other hand, between the second contact surface of the resistive contact and the opposite contact crossing only the fuse element. In both cases, overcurrent protection is provided.
  • the resistive element can be chosen from: an electrical resistance, a wire, a ribbon, a blade, a cut sheet, a wound resistance.
  • the invention also provides, according to one embodiment, to have a fuse cartridge that can include two resistive elements and in which the two end contacts form resistive end contacts.
  • a fuse cartridge that can include two resistive elements and in which the two end contacts form resistive end contacts.
  • the fuse cartridge is of the knife type.
  • Such an arrangement makes it possible to ensure the correct positioning of the fuse cartridge in a fuse holder, by ensuring that the first contact of the cartridge with the claws of a fuse holder is made with the first contact surface of the fuse cartridge. .
  • the first contact surface may have a small surface area compared to that of the second contact surface.
  • this first surface is intended to come into electrical contact only during the installation of the fuse cartridge, namely temporarily.
  • the second contact surface is that which is stressed during the so-called conventional use of the fuse cartridge, that is to say when the current flows only through the fuse element, and it is therefore essential that the electrical contact is made correctly at the second contact surface.
  • the figures 1 and 2 schematically represent a fuse cartridge 1 according to the invention. It comprises a casing 4 integrating, on the one hand, a fuse element 5 which melts when an overcurrent appears to open the circuit in which it is mounted and, on the other hand, a resistive element 6. This resistive element 6 is intended to ensure the current limiting function in the circuit concerned, in order to provide protection when the circuit is closed by the fuse cartridge 1.
  • one of the end contacts 2, 3 of the fuse cartridge 1 comprises two distinct contact surfaces 7, 8, designated as being a first contact surface 7 and a second contact surface 8.
  • the second contact surface 8 is connected to the opposite end contact 3 by the fuse element 5.
  • the end contacts 2, 3 of the fuse cartridge 1 are in the form of parallelepiped knives and the first contact surface 7 is positioned on the side opposite to the hooking tabs 13 for the removal handle.
  • the resistive element 6 is mounted in series between the first contact surface 7 and the fuse element 5, in this example it is a resistive wire made of aluminum.
  • the fuse cartridge 1 always protects the circuit against overcurrents, whatever the first or the second surface 7, 8 of the resistive extremal contact 2 which closes the circuit, that is to say whatever the position. fuse cartridge 1 in a fuse holder.
  • the first and second contact surfaces 7, 8 are electrically insulated from each other, for example by a layer 12 of air or of electrically insulating material, such as a ceramic material, such as soapstone, for example, glass, or a synthetic material, as is the case in the example illustrated.
  • a layer 12 of air or of electrically insulating material such as a ceramic material, such as soapstone, for example, glass, or a synthetic material, as is the case in the example illustrated.
  • the first contact surface 7 has in this example an area which corresponds to half that of the second contact surface 8.
  • This first contact surface 7 is that which is intended to be the first to come into contact with the claws d. 'a fuse holder during the installation of the fuse cartridge 1.
  • the second contact surface 8 is the surface which is in contact with the claws of the fuse holder when the fuse cartridge 1 is in its mounted position.
  • the figure 3 shows a fuse cartridge 110 according to an embodiment of the invention in which the two end contacts 2, 2 'are resistive contacts, that is to say they are both linked to a resistive element 6, 6 '.
  • the two end contacts 2 and 2 'each comprise a first contact surface 7, 7' and a second contact surface 8, 8 'electrically insulated from each other by an insulating material 12, 12' and the resistive elements 6 and 6 'are electrically connected on the one hand to the fuse element 5 and, on the other hand, to the corresponding first contact surface 7, 7'.
  • this embodiment has the advantage of facilitating the installation of a fuse cartridge 110 in a fuse holder by eliminating the notion of direction, the two end contacts being linked to a resistive element. 5.
  • the figures 4A to 4C show the different stages of mounting a fuse cartridge 1 according to the invention in a fuse holder.
  • Cartridge 1 is shown there without its casing 4.
  • the figure 4A represents fuse cartridge 1 before it is inserted into the fuse holder.
  • the figure 4B represents the first contact between the fuse cartridge 1 and the claws 9 and 11 of the fuse holder. This first contact is made, on the one hand, between the first contact surface 7 of the resistive contact 2 and a claw 9 and, on the other hand, between the opposite contact 3 and another claw 11 of the fuse holder.
  • the current thus circulates in the fuse holder from the claw 9, then in the first contact surface 7, then in the resistive element 6, then in the fuse element 5, then in the opposite contact 3 then in the claw 11 , Or vice versa.
  • the fuse cartridge 1 is thus positioned during its insertion, the corresponding circuit is both protected against overcurrents and limited in current.
  • the figure 4C represents the fuse cartridge 1 in position mounted in the fuse holder 11.
  • the claw 9 is in contact with the first contact surface 7 and the second contact surface 8 of the resistive contact 2.
  • the current flows through the circuit from of the second contact surface 8 because the circuit is less resistive there.
  • the current thus circulates in the fuse holder from the claw 9, then in the second contact surface 8 then in the fuse element 5, then in the opposite contact 3 then in the claw 10, or vice versa.
  • the fuse cartridge 1 is in the mounted or operational position in a fuse holder, the corresponding circuit is protected from overcurrents, according to conventional operation.
  • the figures 5A to 5C correspond to the installation of a fuse cartridge 110 shown without its casing 4 in the same fuse holder as that illustrated in the figures 4A to 4C .
  • the set-up is the same. The difference is that in the position shown in figure 5B , the circuit closes on the first two contact surfaces 7, 7 'of the fuse cartridge 110, and the current flows through two resistive elements 6, 6' instead of just one in the fuse cartridge 1 of the figures 4A to 4C .
  • the fuse cartridge 1, 110 according to the invention thus makes it possible, in a single device, on the one hand, to reduce the intensity of the current and therefore to limit the inrush current during the insertion of the fuse cartridge 1, 110 while having the conventional protection against overcurrents and, on the other hand, having said conventional protection when the fuse cartridge is in its operational position in the fuse holder.

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Description

  • La présente invention relève du domaine des équipements de sécurité électrique, et a pour objet une cartouche fusible comportant un élément fusible, une enveloppe renfermant ledit élément fusible et deux contacts extrémaux disposés de part et d'autre de ladite enveloppe.
  • Le rôle de la cartouche fusible est d'ouvrir un circuit électrique lorsque l'intensité y est trop élevée. Cela est réalisé traditionnellement par la fusion d'un élément fusible sous l'effet de l'élévation de température provoquée par la surintensité.
  • Lors de la fermeture des circuits par la mise en place d'une cartouche fusible, l'on peut observer l'apparition de courants d'appel très importants et pouvant atteindre plusieurs centaines d'ampères. Cela est particulièrement le cas dans les circuits à courant continu pouvant comporter par exemple des onduleurs convertisseurs. Ceci a pour effet de souder littéralement la cartouche fusible aux contacts du porte-fusible lors de sa mise en place. En outre, ce problème survient quasi systématiquement dans de tels circuits comportant des étages de condensateurs, qui lorsqu'ils sont déchargés présentent un court-circuit au démarrage de celui-ci.
  • Il existe un deuxième inconvénient lors de la fermeture de ces circuits, qui est le stress produit lors des charges rapides ou des mises en route brusques. Cela peut entraîner un vieillissement accéléré des équipements montés dans le circuit.
  • Il existe ainsi un besoin de disposer d'un système permettant de protéger les équipements d'un circuit, même lors de la fermeture ou mise en route du circuit par l'intermédiaire d'une cartouche fusible.
  • La publication US 2009/261451 A1 décrit déjà une cartouche fusible conforme au préambule de la revendication 1 de la présente invention.
  • La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précités et de proposer une cartouche fusible intégrant un dispositif de protection complémentaire permettant de limiter le courant lors de la mise en place de cette cartouche fusible.
  • A cet effet, la présente invention a pour objet une cartouche fusible selon la revendication 1. Cet élément résistif est un élément complémentaire qui permet de réduire, au moins temporairement, l'intensité du courant circulant dans le circuit.
  • Ainsi, le courant peut circuler à travers deux voies selon que le contact est établi d'une part, entre la première surface de contact du contact résistif et le contact opposé, en traversant l'élément résistif et l'élément fusible et, d'autre part, entre la deuxième surface de contact du contact résistif et le contact opposé en traversant uniquement l'élément fusible. Dans les deux cas, la protection contre les surintensités est assurée.
  • De préférence, l'élément résistif peut être choisi parmi : une résistance électrique, un fil, un ruban, une lame, une tôle découpée, une résistance bobinée.
  • L'invention prévoit également, selon un mode de réalisation, de disposer d'une cartouche fusible pouvant comporter deux éléments résistifs et dans laquelle les deux contacts extrémaux forment des contacts extrémaux résistifs. Une telle configuration permet de faciliter l'insertion correcte de la cartouche fusible dans un porte fusible car les deux contacts extrémaux sont résistifs, et il n'y a de ce fait pas de notion de sens de montage.
  • Selon une variante de l'invention, la cartouche fusible est du type à couteaux. Dans ce cas, il peut être avantageux de positionner la première surface de contact du côté opposé aux pattes d'accrochage pour la poignée d'enlèvement ou poignée amovible de manipulation. Une telle disposition permet d'assurer le bon positionnement de la cartouche fusible dans un porte fusible, en s'assurant que le premier contact de la cartouche avec les griffes d'un porte fusible est réalisé avec la première surface de contact de la cartouche fusible.
  • Dans une autre variante, elle est du type cylindrique. De préférence, la première surface de contact peut présenter une superficie faible en regard de celle de la deuxième surface de contact. En effet, cette première surface est destinée à entrer en contact électrique uniquement lors de la mise en place de la cartouche fusible, à savoir temporairement. D'un autre côté, la deuxième surface de contact est celle qui est sollicitée lors de l'utilisation dite classique de la cartouche fusible, c'est-à-dire lorsque le courant traverse uniquement l'élément fusible, et il est donc indispensable que le contact électrique se fasse correctement au niveau de la deuxième surface de contact.
  • D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante qui se réfère aux figures annexées représentant des modes de réalisation préférentiels de l'invention, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles :
    • la figure 1 est une vue en élévation d'une cartouche fusible selon l'invention,
    • la figure 2 est une vue représentant schématiquement la cartouche fusible illustrée à la figure 1,
    • la figure 3 est une vue schématique d'une cartouche fusible comportant deux éléments résistifs,
    • les figures 4A à 4C représentent les étapes d'insertion de la cartouche fusible des figures 1 à 2 dans les griffes d'un porte-fusible, et
    • les figures 5A à 5C représentent les étapes d'insertion de la cartouche fusible de la figure 3 dans les griffes d'un porte-fusible.
  • Les figures 1 et 2 représentent schématiquement une cartouche fusible 1 selon l'invention. Elle comporte une enveloppe 4 intégrant d'une part, un élément fusible 5 qui fond lors de l'apparition d'une surintensité pour ouvrir le circuit dans lequel il est monté et, d'autre part, un élément résistif 6. Cet élément résistif 6 a pour but d'assurer la fonction de limitation de courant dans le circuit concerné, afin de fournir une protection lors de la fermeture du circuit par la cartouche fusible 1.
  • Pour ce faire, un des contacts extrémaux 2, 3 de la cartouche fusible 1 comporte deux surfaces de contact 7, 8 distinctes, désignées comme étant une première surface de contact 7 et une deuxième surface de contact 8. La deuxième surface de contact 8 est reliée au contact extrémal opposé 3 par l'élément fusible 5. Dans cet exemple de réalisation, les contacts extrémaux 2, 3 de la cartouche fusible 1 sont sous la forme de couteaux parallélépipédiques et la première surface de contact 7 est positionnée du côté opposé aux pattes d'accrochage 13 pour la poignée d'enlèvement. L'élément résistif 6 est monté en série entre la première surface de contact 7 et l'élément fusible 5, il s'agit dans cet exemple d'un fil résistif réalisé en aluminium.
  • Ainsi, lorsqu'un porte-fusible ferme un circuit électrique avec la première surface de contact 7 et la surface opposée 3, le courant circule en série dans l'élément résistif 6 et l'élément fusible 5. Le courant dans le circuit est de ce fait réduit, de sorte que le porte-fusible assure, en plus de sa fonction de protection traditionnelle de coupure en cas de surintensité par l'intermédiaire de l'élément fusible 5, une protection complémentaire de limitation de courant.
  • D'autre part, lorsque le porte-fusible 1 ferme un circuit électrique avec la deuxième surface de contact 8 et la surface opposée 3, le courant circule uniquement à travers l'élément fusible 5, de manière traditionnelle.
  • Ainsi, avantageusement, la cartouche fusible 1 protège toujours le circuit contre les surintensités, quelle que soit la première ou la deuxième surface 7, 8 du contact extrémal résistif 2 qui ferme le circuit, c'est-à-dire quelle que soit la position de la cartouche fusible 1 dans un porte fusible.
  • De préférence, les première et deuxième surfaces de contact 7, 8 sont isolées l'une de l'autre électriquement, par exemple par une couche 12 d'air ou de matière électriquement isolante, telle qu'une matière céramique, telle que de la stéatite, par exemple, du verre, ou une matière synthétique, comme c'est le cas dans l'exemple illustré.
  • La première surface de contact 7 présente dans cet exemple une superficie qui correspond à la moitié de celle de la deuxième surface de contact 8. Cette première surface de contact 7 est celle qui est destinée à être la première à venir en contact avec les griffes d'un porte-fusible lors de la mise en place de la cartouche fusible 1. La deuxième surface de contact 8 est la surface qui est en contact avec les griffes du porte-fusible lorsque la cartouche fusible 1 est dans sa position montée.
  • La figure 3 représente une cartouche fusible 110 selon un mode de réalisation de l'invention dans laquelle les deux contacts extrémaux 2, 2' sont des contacts résistifs, c'est-à-dire qu'ils sont tous les deux liés à un élément résistif 6, 6'. A cet effet, les deux contacts extrémaux 2 et 2' comportent chacun une première surface de contact 7, 7' et une deuxième surface de contact 8, 8' isolées électriquement l'une de l'autre par une matière isolante 12, 12' et les éléments résistifs 6 et 6' sont reliés électriquement d'une part à l'élément fusible 5 et, d'autre part, à la première surface de contact 7, 7' correspondante.
  • En plus des avantages de l'invention, ce mode de réalisation présente l'avantage de faciliter la mise en place d'une cartouche fusible 110 dans un porte fusible en supprimant la notion de sens, les deux contacts extrémaux étant liés à un élément résistif 5.
  • Les figures 4A à 4C représentent les différentes étapes de montage d'une cartouche fusible 1 selon l'invention dans un porte-fusible. La cartouche 1 y est représentée sans son enveloppe 4. La figure 4A représente la cartouche fusible 1 avant son insertion dans le porte-fusible. La figure 4B représente le premier contact entre la cartouche fusible 1 et les griffes 9 et 11 du porte-fusible. Ce premier contact est réalisé, d'une part, entre la première surface de contact 7 du contact résistif 2 et une griffe 9 et, d'autre part, entre le contact opposé 3 et une l'autre griffe 11 du porte-fusible. Le courant circule ainsi dans le porte-fusible depuis la griffe 9, puis dans la première surface de contact 7, puis dans l'élément résistif 6, puis dans l'élément fusible 5, puis dans le contact opposé 3 puis dans la griffe 11, ou inversement. En d'autres termes, lorsque la cartouche fusible 1 est ainsi positionnée au cours de son insertion, le circuit correspondant est à la fois protégé des surintensités et limité en courant.
  • La figure 4C représente la cartouche fusible 1 en position montée dans le porte-fusible 11. Dans cette position la griffe 9 est en contact avec la première surface de contact 7 et la deuxième surface de contact 8 du contact résistif 2. Le courant traverse le circuit à partir de la deuxième surface de contact 8 car le circuit y est moins résistif. Le courant circule ainsi dans le porte-fusible depuis la griffe 9, puis dans la deuxième surface de contact 8 puis dans l'élément fusible 5, puis dans le contact opposé 3 puis dans la griffe 10, ou inversement. En d'autres termes, lorsque la cartouche fusible 1 est en position montée ou opérationnelle dans un porte-fusible, le circuit correspondant est protégé des surintensités, selon un fonctionnement classique.
  • Les figures 5A à 5C correspondent à la mise en place d'une cartouche fusible 110 représentée sans son enveloppe 4 dans le même porte-fusible que celui illustré dans les figures 4A à 4C. La mise en place est la même. La différence consiste en ce que dans la position illustrée dans la figure 5B, le circuit se ferme sur les deux premières surfaces de contact 7, 7' de la cartouche fusible 110, et le courant traverse deux éléments résistifs 6, 6' au lieu d'un seul dans la cartouche fusible 1 des figures 4A à 4C.
  • La cartouche fusible 1, 110 selon l'invention permet ainsi, en un seul dispositif, d'une part, de réduire l'intensité du courant et donc limiter le courant d'appel lors de l'insertion de la cartouche fusible 1, 110 tout en disposant de la protection classique contre les surintensités et, d'autre part, de disposer de ladite protection classique lorsque la cartouche fusible est dans sa position opérationnelle dans le porte fusible.

Claims (5)

  1. Cartouche fusible (1, 110) comportant un élément fusible (5), une enveloppe (4) renfermant ledit élément fusible (5) et deux contacts extrémaux (2, 2', 3) disposés de part et d'autre de ladite enveloppe (4), ladite cartouche fusible (1, 110) comportant au moins un élément résistif (6, 6') monté en série avec ledit élément fusible (5), ledit élément résistif (6, 6') étant monté en série entre l'un desdits contacts extrémaux (2, 2', 3), dit contact résistif (2, 2'), et l'élément fusible (5),
    ladite cartouche fusible (1, 110) est caractérisée en ce que ledit élément résistif (6, 6') est disposé dans l'enveloppe (4) et
    en ce que ledit contact résistif (2, 2') comporte une première et une deuxième surfaces de contact (7, 7' ; 8, 8') isolées électriquement l'une de l'autre, en ce que l'élément résistif (6, 6') est relié électriquement à la première surface de contact (7, 7') destinée à entrer en contact électrique uniquement lors de la mise en place de la cartouche fusible, à savoir temporairement, et en ce que l'élément fusible (5) relie électriquement la deuxième surface de contact (8, 8') et le contact extrémal opposé (3, 2').
  2. Cartouche fusible, selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément résistif (6, 6') est choisi parmi : une résistance électrique, un fil, un ruban, une lame, une tôle découpée, une résistance bobinée.
  3. Cartouche fusible, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments résistifs (6, 6') et en ce que les deux contacts extrémaux forment des contacts extrémaux résistifs (2, 2').
  4. Cartouche fusible, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est du type à couteaux.
  5. Cartouche fusible, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est du type cylindrique.
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