FR2621184A1 - Device for protection against overvoltages - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de protection contre les surtensions pour protéger notamment
des lignes de communication telles que lignes
téléphoniques, de conditions de surtension et de courant en excès.The present invention relates to a surge protection device to protect in particular
communication lines such as lines
telephone, overvoltage and excess current conditions.
On connaît comme décrit dans le brevet français
No. 2 530 879, déposé au nom de la demanderesse, un
dispositif de protection contre les surtensions du type comprenant un tube de décharge à gaz à deux électrode-s
séparées par un isolant électrique formant un espace primaire de formation d'arc et logé dans un organe
formant cage à doigts élastiques placé coulisssant dans
un logement tubulaire métallique. Un moyen isolant à
trous circonférentiellement espacés formant espace
secondaire de formation d'arc est disposé à proximité
d'un organe électriquement conducteur contactant une électrode du tube et sépare cet organe conducteur d'un autre organe électriquement conducteur placé adjacent au moyen isolant et retenu par les doigts élastiques.Une boulette de soudure est disposée dans la partie plane de l'organe formant cage en contactant celle-ci et un ressort de compression éxerce une force sur la partie plane formant cage.We know as described in the French patent
No. 2,530,879, filed in the name of the plaintiff, a
surge protection device of the type comprising a gas discharge tube with two electrodes
separated by electrical insulation forming a primary arc-forming space and housed in an organ
forming cage with elastic fingers placed sliding in
a metal tubular housing. An insulating means
circumferentially spaced holes forming a space
secondary arc training is arranged nearby
of an electrically conductive member contacting an electrode of the tube and separates this conductive member from another electrically conductive member placed adjacent to the insulating means and retained by the elastic fingers. A solder ball is placed in the flat part of the member forming cage by contacting it and a compression spring exerts a force on the flat part forming the cage.
Dans une condition d'excès de courant sur la ligne provoquant une chaleur excessive en une quantité suffisante forçant la boulette à fondre, les extrémités
des doigts élastiques sont amenées à contacter un organe métallique de contact, créant ainsi une connection
directe entre l'organe de contact et le logement tubulaire à la masse. De plus, une protection est également obtenue par les espaces secondaires lorsque le joint hermétique du tube fait défaut ou même lorsqu'il y a rupture de celui-ci, la tension de rupture des espaces secondaires, dans l'une ou l'autre de ces conditions, devenant inférieure à la tension de rupture de l'espace primaire.In an excess current condition on the line causing excessive heat in a sufficient amount forcing the pellet to melt, the ends
elastic fingers are brought into contact with a metallic contact member, thereby creating a connection
direct between the contact member and the tubular housing to ground. In addition, protection is also obtained by the secondary spaces when the hermetic seal of the tube is lacking or even when there is rupture of the latter, the rupture tension of the secondary spaces, in one or the other of these conditions, becoming lower than the rupture tension of the primary space.
Cependant, ce dispositif de protection connu est d'une structure extrémement complexe et est trés onéreux. However, this known protection device is of an extremely complex structure and is very expensive.
La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de protection contre les surtensions d'une stucture très simple, relativement peu onéreux, et procurant une protection efficace dans le cas d'une condition d'excès de courant ou de surtension ou de rupture du tube rempli de gaz. The object of the present invention is to provide a device for protecting against overvoltages of a very simple structure, relatively inexpensive, and providing effective protection in the case of an excess current or overvoltage or breakage condition. tube filled with gas.
Pour cela, le dispositif de protection contre les surtensions suivant l'invention, du type à tube de décharge à gaz comprenant au moins deux électrodes séparées par un isolant électrique auquel sont hernétiquement scellées les électrodes, formant ainsi un espace primaire de formation d'arc placé dans une atmosphère gazeuse, et cornprenant au moins un espace secondaire de formation d'arc électriquement en parallèle avec l'espace primaire et un moyen de mise en courtcircuit des deux électrodes en cas d'échauffement excessif du dispositif, est caractérisé en ce que le moyen de mise en court-circuit est une lame métallique en forme d'étrier entre les branches duquel est disposé le tube de décharge de façon qu'au moins l'une des branches de l'étrier soit isolée électriquement de l'une des deux électrodes du tube par l'intermédiaire d'un organe isolant en une matière fusible comportant au moins un espace secondaire de formation d'arc et qu'une partie de l'étrier soit en contact électrique atvec la seconde électrode. For this, the overvoltage protection device according to the invention, of the gas discharge tube type comprising at least two electrodes separated by an electrical insulator to which the electrodes are hernetically sealed, thus forming a primary arc-forming space. placed in a gaseous atmosphere, and including at least one secondary arc-forming space electrically in parallel with the primary space and a means for short-circuiting the two electrodes in the event of excessive heating of the device, is characterized in that the short-circuiting means is a metal strip in the shape of a stirrup between the branches of which the discharge tube is arranged so that at least one of the branches of the stirrup is electrically isolated from one of the two electrodes of the tube via an insulating member made of a fusible material comprising at least one secondary arc-forming space and part of the stirrup being in electrical contact at with the second electrode.
Selon une caractéristique de l'invention, la première branche précitée de l'étrier est disposée entre deux branches d'une pièce métallique en U en contact électrique avec la première électrode du tube et l'organe isolant précité est monté en sandwich entre la branche de la pièce en U adjacente à la première électrode du tube et la première branche de l'étrier, l'espace secondaire de formation d'arc étant ainsi formé entre la première branche de l'étrier et la branche de la pièce en U adjacente à la première électrode du tube. According to a characteristic of the invention, the aforementioned first branch of the stirrup is arranged between two branches of a U-shaped metal part in electrical contact with the first electrode of the tube and the aforementioned insulating member is sandwiched between the branch of the U-shaped piece adjacent to the first electrode of the tube and the first branch of the stirrup, the secondary arc-forming space thus being formed between the first branch of the stirrup and the branch of the adjacent U-shaped piece to the first electrode of the tube.
Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas où le tube précité comprend deux électrodes, la partie précitée de l'étrier est formée par la seconde branche de celui-ci adjacente à la seconde électrode du tube. According to another characteristic of the invention, in the case where the aforementioned tube comprises two electrodes, the aforementioned part of the stirrup is formed by the second branch of the latter adjacent to the second electrode of the tube.
Selon une variante d'exécution de l'invention, l'organe isolant précité est monté en sandwich entre la première branche de l'étrier et la première électrode du tube, l'espace secondaire de formation d'arc étant ainsi formé entre la première branche de l'étrier et la première électrode du tube. According to an alternative embodiment of the invention, the aforementioned insulating member is sandwiched between the first branch of the stirrup and the first electrode of the tube, the secondary arc-forming space thus being formed between the first stirrup branch and the first electrode of the tube.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans le cas ou le tube de décharge comprend une troisième électrode séparée de l-a deuxième électrode par l'isolant précité et disposée face à la première électrode de façon que les première et troisième électrodes définissent respectivement deux espaces primaires avec la deuxième électrode, la partie de l'étrier en contact électrique avec la deuxième électrode est constituée par la face interne de la paroi de liaison des deux branches de l'étrier dont la seconde branche est électriquement isolée de la troisième électrode par l'intermédiaire d'un second organe électriquement isolant en une matière fusible comportant au moins un espace secondaire de formation d'arc. According to another embodiment of the invention, in the case where the discharge tube comprises a third electrode separated from the second electrode by the aforementioned insulator and arranged opposite the first electrode so that the first and third electrodes define respectively two primary spaces with the second electrode, the part of the stirrup in electrical contact with the second electrode is formed by the internal face of the connecting wall of the two branches of the stirrup, the second branch of which is electrically isolated from the third electrode by means of a second electrically insulating member made of a fusible material comprising at least one secondary arc-forming space.
Selon une caractéristique de l'invention conforme au mode de réalisation ci-dessus, les deux branches de l'étrier sont respectivement disposées entre deux branches respectivement de deux pièces métalliques en U, l'une des pièces en U étant en contact électrique avec la première électrode du tube tandis que l'autre pièce en U est en contact électrique avec la troisième électrode du tube et les premier et second organes isolants fusibles précités sont respectivement montés en sandwich entre la branche de la pièce en U adjacente à la première électrode du tube et la première branche de l'étrier et entre la branche de l'autre pièce en U adjacente à la troisième électrode du tube et la seconde branche de l'-étrier, au moins un espace secondaire de formation d'arc du premier organe isolant étant ainsi formé entre la première branche de l'étrier et la branche de la pièce en U adjacente à la première électrode du tube tandis qu'au moins un autre espace secondaire de formation d'arc du second organe isolant est formé entre la seconde branche de l'étrier et la branche de l'autre pièce e U adjacente à la troisième électrode du tube. According to a characteristic of the invention according to the above embodiment, the two branches of the stirrup are respectively arranged between two branches respectively of two metal U-shaped parts, one of the U-shaped parts being in electrical contact with the first electrode of the tube while the other U-shaped part is in electrical contact with the third electrode of the tube and the aforementioned first and second insulating fusible members are respectively sandwiched between the branch of the U-shaped piece adjacent to the first electrode of the tube and the first branch of the stirrup and between the branch of the other U-shaped piece adjacent to the third electrode of the tube and the second branch of the stirrup, at least one secondary arc-forming space of the first member insulator being thus formed between the first branch of the stirrup and the branch of the U-shaped piece adjacent to the first electrode of the tube while at least one other secondary arc-forming space of the second an insulating member is formed between the second branch of the stirrup and the branch of the other part e U adjacent to the third electrode of the tube.
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, les premier et second organes isolants fusibles précités sont respectivement montés en sandwich entre la première branche de l'étrier et la première électrode du tube et entre la seconde branche de l'étrier et la seconde électrode du tube, au moins un espace secondaire de formation d'arc étant ainsi formé entre la première branche de l'étrier et la première électrode du tube et au moins un autre espace secondaire de formation d'arc étant formé entre la seconde branche de l'étrier et la seconde électrode du tube. According to another embodiment of the invention, the first and second aforementioned fusible insulating members are respectively sandwiched between the first branch of the stirrup and the first electrode of the tube and between the second branch of the stirrup and the second electrode of the tube, at least one secondary arc-forming space thus being formed between the first branch of the stirrup and the first electrode of the tube and at least one other secondary arc-forming space being formed between the second branch of the caliper and the second electrode of the tube.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-çi apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe suivant un premier mode de réalisation d'un dispositif de protection contre les surtensions conforme à l'invention
- la figure 2 est une vue suivant la flèche II de la figure 1
- la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1
- la figure 4 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation du dispositif de protection contre les surtensions conforme à l'invention
- la figure 5 est une vue suivant la flèche V de la figure 4
- la figure 6 est une vue suivant la flèche VI de la figure 4
- la figure 7 est une vue en coupe suivant un troisième mode de réalisation du dispositif de protection contre les surtensions conforme à l'invention
- la figure 8 est une vue suivant la flèche
VIII de la figure 7
- la figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 7 ; et
- la figure 10 est une vue de côté d'une lame métallique en étrier utilisée notamment en figure 7.The invention will be better understood, and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows, made with reference to the appended schematic drawings given solely by way of example illustrating several embodiments of the invention, and in which
- Figure 1 is a sectional view according to a first embodiment of a surge protection device according to the invention
- Figure 2 is a view along arrow II of Figure 1
- Figure 3 is a sectional view along line III-III of Figure 1
- Figure 4 is a sectional view of a second embodiment of the overvoltage protection device according to the invention
- Figure 5 is a view along arrow V of Figure 4
- Figure 6 is a view along arrow VI of Figure 4
- Figure 7 is a sectional view according to a third embodiment of the overvoltage protection device according to the invention
- Figure 8 is a view along the arrow
VIII of figure 7
- Figure 9 is a sectional view along line IX-IX of Figure 7; and
FIG. 10 is a side view of a metal blade in a stirrup used in particular in FIG. 7.
Le premier mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 1 à 3 s'applique à un dispositif de protection contre les surtensions du type à tube de décharge à gaz 1 à deux électrodes 2 et 3, plus communément appelé dispositif bipolaire sans fils. Les électrodes 2 et 3 sont disposées respectivement face à face et séparées par un isolant tubulaire en céramique 4 auquel sont hermétiquement scellées les deux électrodes, par exemple par brasage, soudage ou tout autre technique connue. Les deux électrodes s'étendent vers l'intérieur de l'isolant 4 et comprennent respectivement deux surfaces planes espacées 5, 6 formant un espace primaire 7 de formation de l'arc placé dans une atmosphère gazeuse formée à partir d'un gaz rare tel que de l'argon. The first embodiment of the invention shown in Figures 1 to 3 applies to a device for protection against overvoltages of the gas discharge tube 1 type with two electrodes 2 and 3, more commonly called bipolar device without wires. The electrodes 2 and 3 are arranged respectively face to face and separated by a tubular ceramic insulator 4 to which the two electrodes are hermetically sealed, for example by soldering, welding or any other known technique. The two electrodes extend towards the inside of the insulator 4 and respectively comprise two spaced flat surfaces 5, 6 forming a primary space 7 for forming the arc placed in a gaseous atmosphere formed from a rare gas such than argon.
Selon l'invention, le dispositif de protection comprend une lame métallique en forme d'étrier 8 entre les branches 9, 10 duquel est inséré le tube 1 de façon que la branche 9 soit en contact électrique avec l'électrode 2 et que la branche 10 de l'étrier 8 soit isolée électriquement de l'électrode 3 du tube 1, ie fond de la paroi raccordant les deux branches 9, 10 ayant au niveau de sa partie centrale une forme légérement cintrée en appui contre l'isolant 4. Plus précisément, la branche 9, dont l'extrémité arquée 9a se trouve dans le creux d'une partie en forme de coupelle 2a de l'électrode 2, est directement en appui par une portion de sa longueur sur le bord externe annulaire de la coupelle 2a et la branche 10 est disposée entre les branches 11, 12 d'une pièce métallique en U 13.La branche 11 adjacente à l'électrode 3 est en contact électrique avec celle-ci par exemple par soudage électrique de deux pattes latérales îîa, 11b de la branche sur le bord annulaire externe de la partie en forme de coupelle 3a de l'électrode 3. Un organe isolant thermofusible 14, de préférence en forme de plaquette carrée, est monté en sandwich entre la branche 11 de la pièce en U 13 et la branche 10 de l'étrier 8.L'organe isolant 14 est réalisé en une matière plastique telle que par exemple du rodolde ou du polychlorure de vinyle thermoformable ou toute autre matière aux propriétés équivalentes et a une épaisseur d'environ 0,12 à 0,15mm. Cet organe comprend de plus une découpe 14a sensiblement en forme de U définissant un espace secondaire à air de formation d'arc entre la branche 11 de la pièce 13 et la branche 10 de l'étrier 8, l'espace secondaire 14a étant électriquement en parallèle avec l'espace primaire 7 de formation de l'arc du tube 1. According to the invention, the protection device comprises a metal blade in the shape of a stirrup 8 between the branches 9, 10 from which the tube 1 is inserted so that the branch 9 is in electrical contact with the electrode 2 and that the branch 10 of the stirrup 8 is electrically isolated from the electrode 3 of the tube 1, ie the bottom of the wall connecting the two branches 9, 10 having at its central part a slightly curved shape in abutment against the insulation 4. More specifically, the branch 9, the arcuate end 9a of which is in the hollow of a cup-shaped part 2a of the electrode 2, is directly supported by a portion of its length on the annular external edge of the cup 2a and the branch 10 is disposed between the branches 11, 12 of a metal U-shaped piece 13.The branch 11 adjacent to the electrode 3 is in electrical contact with the latter, for example by electrical welding of two lateral tabs îîa, 11b of the branch on the outer annular edge of the part cup shape 3a of the electrode 3. A hot-melt insulating member 14, preferably in the form of a square plate, is sandwiched between the branch 11 of the U-shaped part 13 and the branch 10 of the bracket 8.L ' insulating member 14 is made of a plastic material such as for example rodolde or thermoformable polyvinyl chloride or any other material with equivalent properties and has a thickness of approximately 0.12 to 0.15 mm. This member further comprises a substantially U-shaped cutout 14a defining a secondary air space forming an arc between the branch 11 of the part 13 and the branch 10 of the stirrup 8, the secondary space 14a being electrically in parallel with the primary space 7 for forming the arc of the tube 1.
Un autre organe isolant 15 sous forme de plaquette carrée en une matière plastique identique à celle de l'organe 14 et donc à faible point de fusion, est disposé entre la branche 10 de l'étrier 8 et la branche 12 de la pièce 13 en étant solidaire de la branche 12. Les deux organes isolants 14 et 15 peuvent être fixés respectivement aux branches 11 et 12 de la pièce 13 par collage, ultra-sons ou tout simplement par pression. La pièce en U 13 est réalisée à partir d'un feuillard d'acier inoxydable.Another insulating member 15 in the form of a square plate made of a plastic material identical to that of the member 14 and therefore with a low melting point, is disposed between the branch 10 of the stirrup 8 and the branch 12 of the part 13 in being integral with the branch 12. The two insulating members 14 and 15 can be fixed respectively to the branches 11 and 12 of the part 13 by gluing, ultrasound or simply by pressure. The U-shaped part 13 is made from a strip of stainless steel.
L'étrier 8 est également obtenu à partir d'un feuillard d'acier inoxydable et à ses deux branches 9, 10 pouvant tre élastiquement écartées l'une de l'autre lors de l'insertion du tube 1 entre ces branches qui exercent ensuite respectivement deux forces de rappel dirigées l'urne vers l'autre de façon que la branche 9 soit en appui sur la coupelle 2a de l'électrode 2 et que la branche 10 soit en appui sur au moins la partie de l'organe isolant 14 comportant la découpe 14a pour définir l'espace secondaire à air entre la branche 10 de l'étrier 8 et la branche 11 de la pièce 13.The stirrup 8 is also obtained from a strip of stainless steel and with its two branches 9, 10 which can be elastically separated from one another during the insertion of the tube 1 between these branches which then exert respectively two restoring forces directed towards the other so that the branch 9 is in abutment on the cup 2a of the electrode 2 and that the branch 10 is in abutment on at least the part of the insulating member 14 comprising the cutout 14a to define the secondary air space between the branch 10 of the stirrup 8 and the branch 11 of the part 13.
Le fonctionnement du dispositif ci-dessus décrit va être maintenant expliqué. The operation of the device described above will now be explained.
Dans les conditions normales de fonctionnement, l'étrier 8 formant moyen de mise en court-circuit ne modifie pas du tout les caractéristiques du dispositif de protection contre les surtensions à savoir tension d'amorçage statique et/ou dynamique, résistance d'isolement, capacité à résister aux chocs de courant. Under normal operating conditions, the stirrup 8 forming short-circuiting means does not at all modify the characteristics of the overvoltage protection device, namely static and / or dynamic ignition voltage, insulation resistance, ability to withstand current shocks.
Dans le cas d'une dissipation d'énergie trop importante par le dispositif parasurtension, celui-ci s'échauffe rapidement. Dès que la température externe devient dangereuse pour l'environnement, l'organe isolant 14 fond. La branche 10 de l'étrier 8 entre alors en contact électrique avec la branche 11 de la pièce 13 électriquement reliée à la ligne à protéger, l'électrode 2 étant reliée à la masse. L'étrier 8 court-circuite ainsi les deux électrodes 2, 3 du dispositif de protect-ion contre les surtensions, ce court-circuit s'obtenant sans fumée, ni feu. La raideur des branches S, 10 de l'étrier 8 ainsi que la nature et la qualité de l'organe isolant 14 sont telles que le court-circuit est franc et définitif même après refroidissement du dispositif de protection. In the event of too great a dissipation of energy by the surge protection device, it heats up quickly. As soon as the external temperature becomes dangerous for the environment, the insulating member 14 melts. The branch 10 of the stirrup 8 then comes into electrical contact with the branch 11 of the part 13 electrically connected to the line to be protected, the electrode 2 being connected to ground. The stirrup 8 thus short-circuits the two electrodes 2, 3 of the overvoltage protection device, this short-circuit being obtained without smoke or fire. The stiffness of the branches S, 10 of the stirrup 8 as well as the nature and the quality of the insulating member 14 are such that the short-circuit is frank and final even after the protection device has cooled.
La découpe 14a définissant l'espace secondaire entre la branche 10 de l'étrier 8 et la branche 11 de la pièce 13 est formée pour avoir une tension de rupture, supérieure à la tension de rupture de l'espace primaire 7, par exemple de 250V, tant que l'herméticité du tube 1 est maintenue. Lorsque le joint hermétique du tube 1 fait défaut ou lorsqu'il y a rupture du tube 1, la tension de rupture de l'espace secondaire 14a devient inférieure à la tension de rupture de l'espace primaire 7 qui est alors par exemple de 3000V. Une protection est ainsi obtenue en cas de non fonctionnement du tube 1. The cutout 14a defining the secondary space between the branch 10 of the stirrup 8 and the branch 11 of the part 13 is formed to have a breaking tension, greater than the breaking tension of the primary space 7, for example of 250V, as long as the tightness of the tube 1 is maintained. When the hermetic seal of the tube 1 fails or when there is a rupture of the tube 1, the rupture voltage of the secondary space 14a becomes lower than the rupture voltage of the primary space 7 which is then for example 3000V . Protection is thus obtained in the event of the tube 1 not operating.
Les figures 4 à 6 représentent une variante d'exécution de l'invention appliquée à un tube de décharge à gaz bipolaire à fils, les parties identiques ou accomplissant les mêmes fonctions que celles décrites aux figures 1-3 portant les mêmes références. Selon cette variante, les deux électrodes 2, 3 sont respectivement reliées électriquement à deux fils 16, 17 disposés de part et d'autre du tube 1 suivant l'axe longitudinal X-X' de celui-ci, le fil 16 étant relié à la masse tandis que le fil 17 est relié à la ligne à protéger. La branche.10 de l'étrier 8 s'étend vers l'intérieur de la coupelle 3a de l'électrode 3 et se termine par une partie plane 10a parallèle au fond de la coupelle 3a et en forme de fourche entourant sans contacter le fil 17.Les deux parties formant coin de la partie l0a sont repliées sur la face supérieure de celle-ci. L'organe isolant fusible 14, sensiblement de forme conjuguée à la coupelle 3a et donc en forme de cuvette, est monté en sandwich entre la partie plane 10a de la branche 10 de l'étrier 8 et la coupelle 3a, isolant ainsi électriquement la branche 10 de l'électrode 3. L'organe 14 comprend au fond de la cuvette au moins un trou 14a recouvert par l'une des branches de la fourche de la partie plane 10a de façon à former un espace secondaire à air entre la branche 10 de l'étrier 8 et l'électrode 3. Le tube 1 est ainsi maintenu dans l'étrier 8 par les branches élastiques 9 et 10 respectivement à forces de rappels dirigées l'une vers l'autre. Figures 4 to 6 show an alternative embodiment of the invention applied to a bipolar gas discharge tube with wires, the parts identical or performing the same functions as those described in Figures 1-3 bearing the same references. According to this variant, the two electrodes 2, 3 are respectively electrically connected to two wires 16, 17 arranged on either side of the tube 1 along the longitudinal axis XX 'of the latter, the wire 16 being connected to ground while the wire 17 is connected to the line to be protected. The branch. 10 of the stirrup 8 extends towards the inside of the cup 3a of the electrode 3 and ends in a flat part 10a parallel to the bottom of the cup 3a and in the form of a fork without contacting the wire. 17. The two corner parts of part 10a are folded over the upper face of the latter. The fusible insulating member 14, substantially of form conjugated with the cup 3a and therefore in the form of a bowl, is sandwiched between the flat part 10a of the branch 10 of the stirrup 8 and the cup 3a, thus electrically isolating the branch 10 of the electrode 3. The member 14 comprises at the bottom of the bowl at least one hole 14a covered by one of the branches of the fork of the flat part 10a so as to form a secondary air space between the branch 10 of the stirrup 8 and the electrode 3. The tube 1 is thus held in the stirrup 8 by the elastic branches 9 and 10 respectively with return forces directed towards one another.
En cas d'excès de courant ou de surtension sur la ligne provoquant une chaleur excessive en une quantité suffisante pour forcer l'organe isolant 14 à fondre, un contact électrique s'établit entre la partie l0a de la branche 10 de l'étrier 8 et l'électrode 3 amenant ainsi l'étrier 8 à court-circuiter les deux électrodes 2 et 3. In case of excess current or overvoltage on the line causing excessive heat in an amount sufficient to force the insulating member 14 to melt, an electrical contact is established between the part 10a of the branch 10 of the stirrup 8 and the electrode 3 thus causing the stirrup 8 to short-circuit the two electrodes 2 and 3.
De plus, le trou 14a formant espace secondaire de formation de l'arc, connecté en parallèle à l'espace primaire 7, assure une protection redondante du dispositif parasurtension.In addition, the hole 14a forming a secondary arc-forming space, connected in parallel to the primary space 7, provides redundant protection of the surge protection device.
Les figures 7-9 représentent le troisième mode de réalisation de l'invention appliqué à un tube de décharge à gaz rare du type à trois électrodes ou bipolaire à trois fils. Un tel tube 18 comprend les première et deuxième électrodes 19, 20 séparées par un isolant tubulaire en céramique 21 auquel sont hermétiquement scellées les deux électrodes par exemple par brasage ou soudage et une troisième électrode 22 séparée de la deuxième électrode ou électrode centrale 20 par un isolant tubulaire en céramique 23 auquel sont scellées les deuxième et troisième électrodes par exemple par brasage ou soudage.Les première et troisième électrodes 19, 22 sont disposées respectivement face à face et s'étendent vers l'intérieur de l'ensemble isolant tubulaire constitué par les deux isolants 21 et 23 montés coaxialement et comprennent respectivement deux surfaces planes et espacées 24, 25 formant un premier espace primaire de formation d'arc 26 placé dans une atmosphère gazeuse. La deuxième électrode 20 comprend une partie annulaire 20a à l'intérieur des isolants tubulaire 21 et 23 et disposée coaxialement à l'axe longitudinal X-X' du tube 18. La partie annulaire 20a de la seconde électrode 20 définit respectivement deux espaces primaires de formation d'arc 27, 28, l'espace primaire 27 étant défini entre la première électrode 19 et la seconde électrode 20 tandis que l'espace primaire 28 est défini entre la troisième électrode 22 et la seconde électrode 20.Trois fils 29-31 sont reliés électriquement respectivement aux première, seconde et troisième électrodes 19, 20 et 22, le fil 30 étant relié à la masse tandis que les fils 29 et 31 constituent respectivement deux liaisons de sortie aux deux électrodes de lignes. Figures 7-9 show the third embodiment of the invention applied to a rare gas discharge tube of the type with three electrodes or bipolar with three wires. Such a tube 18 comprises the first and second electrodes 19, 20 separated by a tubular ceramic insulator 21 to which the two electrodes are hermetically sealed, for example by soldering or welding, and a third electrode 22 separated from the second electrode or central electrode 20 by a tubular ceramic insulator 23 to which the second and third electrodes are sealed, for example by soldering or welding. The first and third electrodes 19, 22 are arranged respectively face to face and extend towards the inside of the tubular insulator assembly constituted by the two insulators 21 and 23 mounted coaxially and respectively comprise two flat and spaced surfaces 24, 25 forming a first primary arc-forming space 26 placed in a gaseous atmosphere. The second electrode 20 comprises an annular part 20a inside the tubular insulators 21 and 23 and disposed coaxially with the longitudinal axis XX 'of the tube 18. The annular part 20a of the second electrode 20 respectively defines two primary spaces for forming d arc 27, 28, the primary space 27 being defined between the first electrode 19 and the second electrode 20 while the primary space 28 is defined between the third electrode 22 and the second electrode 20.Three wires 29-31 are connected electrically respectively to the first, second and third electrodes 19, 20 and 22, the wire 30 being connected to ground while the wires 29 and 31 respectively constitute two output connections to the two line electrodes.
Selon ce troisième mode de réalisation, le moyen de mise en court-circuit est également constitué par une lame métallique en forme d'étrier 32 à deux branches identiques 33, 34 entre lesquelles est maintenu le tube 18, la paroi 35 de liaison des branches 33, 34 étant en contact électrique avec l'électrode centrale 20 en étant par exemple soudée électriquement à cette électrode par décharge de condensateur. According to this third embodiment, the short-circuiting means also consists of a metal strip in the shape of a stirrup 32 with two identical branches 33, 34 between which the tube 18 is held, the wall 35 connecting the branches 33, 34 being in electrical contact with the central electrode 20, for example being electrically welded to this electrode by discharging the capacitor.
Deux pastilles ou disques 36, 37 en une matière plastique isolante à faible point de fusion sont glissés et montés en sandwich entre respectivement la branche'33 de l'étrier 32 et la face plane externe de la première électrode 19 et entre la branche 34 de l'étrier 32 et la face plane externe de la troisième électrode 22. Chaque disque 36, 37 comprend une découpe 36a, 37a sensiblement en forme de U définissant chacune un espace secondaire de formation de l'arc respectivement entre la branche 33 et la preière électrode 19 et entre la branche 34 et la troisième électrode 22, ces deux espaces secondaires étant parallèles aux espaces primaires 27 et 28. Two pellets or discs 36, 37 made of an insulating plastic material with a low melting point are slid and sandwiched between respectively the branch 33 of the stirrup 32 and the external planar face of the first electrode 19 and between the branch 34 of the stirrup 32 and the external flat face of the third electrode 22. Each disc 36, 37 comprises a cutout 36a, 37a substantially in the shape of a U each defining a secondary space for forming the arc respectively between the branch 33 and the first electrode 19 and between the branch 34 and the third electrode 22, these two secondary spaces being parallel to the primary spaces 27 and 28.
Pendant les conditions normales de fonctionnement du dispositif de protection à trois électrodes, la présence de l'étrier 32 ne perturbe pas les caractéristiques du parasurtension à savoir la tension d'amorçage statique ou dynamique, la résistance d'isolement, et la capacité à résister aux chocs de courant. During normal operating conditions of the three-electrode protection device, the presence of the stirrup 32 does not disturb the characteristics of the surge arrester, namely the static or dynamic ignition voltage, the insulation resistance, and the ability to resist to current shocks.
Une condition d'excès de courant sur la ligne provoquera une chaleur excessive en une quantité suffisante forçant l'isolant 36 et/ou l'isolant 37 à fondre. La branche 33 et/ou la branche 34 entre alors en contact respectivement avec les première et/ou troisième électrodes 19, 22, court-circuitant ainsi l'électrode de ligne 19 et/ou l'électrode de ligne 22 et l'électrode ce masse 20. Comme pour les autres modes de réalisation, la raideur des branches formant ressort 33, 34 ainsi que la nature et la qualité des disques ou pastilles 36, 37 sont telles qu'un court-circuit franc et définitif soit obtenu même après refroidissement du dispositif. A condition of excess current on the line will cause excessive heat in a sufficient amount forcing the insulator 36 and / or the insulator 37 to melt. The branch 33 and / or the branch 34 then comes into contact respectively with the first and / or third electrodes 19, 22, thus short-circuiting the line electrode 19 and / or the line electrode 22 and the electrode ce mass 20. As for the other embodiments, the stiffness of the branches forming a spring 33, 34 as well as the nature and the quality of the discs or pads 36, 37 are such that a definite short-circuit is obtained even after cooling. of the device.
De plus, les espaces secondaires 36a, 37a assurent une protection du dispositif en cas de défaut d'herméticité du tube de décharge à gaz, voire même de rupture de celui-ci. In addition, the secondary spaces 36a, 37a provide protection of the device in the event of a hermeticity of the gas discharge tube, or even of rupture thereof.
L'invention peut également s'appliquer à un dispositif de protection contre les surtensions du type comprenant un tube de décharge à gaz à trois électrodes identiques à celui représenté en figure 7 mais ne comportant pas de fil 29-31 (non représenté). Dans ce cas, deux pièces en U, chacune identique à la pièce en U 13 de la figure 1, sont électriquement soudées par une de leurs branches respectivement aux faces planes externes des première et troisième électrodes 19, 22, les deux branches 33, 34 de l'étrier 32 étant respectivement disposées entre les deux branches des deux pièces métalliques en U, deux organes isolants thermo-fusibles, chacun identique à l'organe isolant 14 de la figure 1 étant montés en sandwich, l'un entre la branche de la pièce en U adjacente à la première électrode 19 du tube 18 et la branche 33 de l'étrier 32, l'autre entre la branche de l'autre pièce en U adjacente à la troisième électrode 22 du tube et la branche 34 de l'étrier 32, chaque organe isolant comportant une découpe sensiblement en forme de U formant espace secondaire de formation de l'arc. De plus, selon ce mode de réalisation, chaque branche de l'étrier 32 est isolée de l'autre branche opposée de chaque pièce U par l'intermédiaire d'un organe isolant en une matière plastique également thermo-fusible de façon identique à la branche 10 de la figure 1. Bien entendu, la face interne de la paroi de liaison des branches de l'étrier 32 sera électriquement soudée à l'électrode centrale comme pour le mode de réalisation de la figure 7. The invention can also be applied to a device for protection against overvoltage of the type comprising a gas discharge tube with three electrodes identical to that shown in FIG. 7 but not comprising a wire 29-31 (not shown). In this case, two U-shaped parts, each identical to the U-shaped part 13 in FIG. 1, are electrically welded by one of their branches respectively to the outer planar faces of the first and third electrodes 19, 22, the two branches 33, 34 of the stirrup 32 being respectively disposed between the two branches of the two metal U-shaped pieces, two heat-fusible insulating members, each identical to the insulating member 14 of FIG. 1 being sandwiched, one between the branch of the U-shaped piece adjacent to the first electrode 19 of the tube 18 and the branch 33 of the stirrup 32, the other between the branch of the other U-shaped piece adjacent to the third electrode 22 of the tube and the branch 34 of the 'stirrup 32, each insulating member having a substantially U-shaped cutout forming a secondary arc-forming space. In addition, according to this embodiment, each branch of the stirrup 32 is isolated from the other opposite branch of each part U by means of an insulating member made of a plastic material also thermally fusible in an identical manner to the branch 10 of FIG. 1. Of course, the internal face of the connecting wall of the branches of the stirrup 32 will be electrically welded to the central electrode as for the embodiment of FIG. 7.
Le fonctionnement du dispositif suivant ce quatrième mode de réalisation en cas d'excès de courant sur la ligne provoquant un échauffement excessif du dispositif nuisible à l'environnement ou en cas de défaut d'herméticité du tube de décharge ou voire même de rupture du tube rempli de gaz se déduit aisément de la description qui précède et l'explication qui a déjà été donnée en référence à la figure 1. The operation of the device according to this fourth embodiment in the event of excess current on the line causing excessive heating of the device harmful to the environment or in the event of a hermeticity of the discharge tube or even rupture of the tube filled with gas is easily deduced from the above description and the explanation which has already been given with reference to FIG. 1.
La figure 10 représente l'étrier 32 utilisé dans les troisième et quatrième modes de réalisation et dont les branches 33, 34 sont inclinées l'une vers l'autre de façon que la distance d entre leurs extrémités libres soit inférieure à la longueur minimum d'un tube ae décharge à gaz devant être inséré entre les électrodes. FIG. 10 represents the stirrup 32 used in the third and fourth embodiments and whose branches 33, 34 are inclined towards one another so that the distance d between their free ends is less than the minimum length d 'a gas discharge tube to be inserted between the electrodes.
De plus, les dimensions de l'étrier 32 sont calculées de façon que les branches 33, 34 soient parallèles aux faces planes des électrodes 19, 22 dans le cas d'un tube 18 d'une longueur maximum. En général, les branches 33, 34 de l'étrier 32, tout comme la branche 10 de l'étrier 8 sont légèrement inclinées par rapport aux électrodes 19, 22 ou à la branche 11 de la pièce en U 13 comme le montrent respectivement les figures 7 et 1. Cette configuration avantageuse de l'étrier 8, en combinaison avec la découpe des organes isolants tels que ceux référencés en 14, 36 et 37, permet de conserver un espace secondaire constant quelles que soient les dimensions du dispositif de protection. Il est à noter que l'étrier 32 peut être découpé et plié dans un feuillard d'acier élastique inoxydable comme pour l'étrier 8.In addition, the dimensions of the stirrup 32 are calculated so that the branches 33, 34 are parallel to the planar faces of the electrodes 19, 22 in the case of a tube 18 of maximum length. In general, the branches 33, 34 of the stirrup 32, just like the branch 10 of the stirrup 8 are slightly inclined relative to the electrodes 19, 22 or to the branch 11 of the U-shaped part 13 as shown respectively FIGS. 7 and 1. This advantageous configuration of the stirrup 8, in combination with the cutting of the insulating members such as those referenced in 14, 36 and 37, makes it possible to maintain a constant secondary space whatever the dimensions of the protection device. It should be noted that the stirrup 32 can be cut and folded in a strip of elastic stainless steel as in the stirrup 8.
Il est également important de signaler que la matière employée pour réaliser les organes isolants fusibles doit être un excellent isolant électrique, la résistance électrique de l'ensemble monté devant être supérieure 109 ohms. It is also important to note that the material used to make the fusible insulating members must be an excellent electrical insulator, the electrical resistance of the assembled assembly having to be greater than 109 ohms.
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| FR2621184A1 true FR2621184A1 (en) | 1989-03-31 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2621184B1 (en) | 1991-10-18 |
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