FR2715778A1 - Electrical equipment transitory overvoltage protector e.g. against lightening - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de protection des équipements électroniques et/ou électrotechniques, à l'encontre de surtensions transitoires. The present invention relates to the field of devices for protecting electronic and / or electrotechnical equipment, against transient overvoltages.
Plus précisément la présente invention concerne le domaine des dispositifs de protection à base de parafoudre comportant au moins une varistance. More specifically, the present invention relates to the field of protective devices based on lightning protection comprising at least one varistor.
On a déjà proposé de nombreux dispositifs de protection à l'encontre de surtensions transitoires, comportant au moins une varistance. Many protection devices have already been proposed against transient overvoltages, comprising at least one varistor.
le document FR-A-2 545 999 par exemple divulgue un dispositif du type représenté sur la figure 1 annexée. document FR-A-2 545 999 for example discloses a device of the type shown in FIG. 1 attached.
Ce dispositif est conçu pour la protection contre les surtensions d'origine externe ou interne engendrées dans une installation électrique basse tension ou dans un réseau de distribution comprenant un conducteur de neutre N, au moins un conducteur de phase P et une terre T. This device is designed for protection against overvoltages of external or internal origin generated in a low voltage electrical installation or in a distribution network comprising a neutral conductor N, at least one phase conductor P and a ground T.
Ce dispositif comprend: - un limiteur de tension à éléments non linéaires variables avec la tension 1Q 11, 12, - un appareil de coupure 20 à mécanique d'actionnement de contacts 21, 22 disposés électriquement en série avec le limiteur, - et un déclencheur 30 coopérant avec le mécanisme 20 pour commander la mise hors service du dispositif de protection par ouverture automatique des contacts 21, 22 de l'appareil de coupure suite à un état défectueux des éléments du limiteur 10, 11, 12. This device comprises: - a voltage limiter with non-linear elements variable with the voltage 1Q 11, 12, - a breaking device 20 with mechanical actuation of contacts 21, 22 electrically arranged in series with the limiter, - and a trip device 30 cooperating with the mechanism 20 to control the deactivation of the protection device by automatic opening of the contacts 21, 22 of the breaking device following a defective condition of the elements of the limiter 10, 11, 12.
Plus précisément, pour assurer une triple limitation des surtensions entre neutre N et phase P, entre neutre N et terre T et entre phase P et terre T, le document FR-A-2 545 999 préconise un couplage en étoile d'un premier circuit de phase A connecté entre le point commun de l'étoile et le conducteur de phase P, d'un deuxième circuit de neutre B branché entre le point commun et le conducteur de neutre N et d'un troisième circuit de terre C relié entre le point commun et la terre T. More precisely, to ensure a triple limitation of overvoltages between neutral N and phase P, between neutral N and earth T and between phase P and earth T, the document FR-A-2 545 999 recommends a star coupling of a first circuit phase A connected between the common point of the star and the phase conductor P, a second neutral circuit B connected between the common point and the neutral conductor N and a third earth circuit C connected between the common point and earth T.
Chaque circuit A, B et C comprend respectivement un élément non linéaire de limitation 10, 11 et 12, notamment une varistance dont la tension nominale est voisine de la moitié de la valeur de la tension présente entre les conducteurs de phase P et de neutre N du réseau. Each circuit A, B and C respectively includes a non-linear limiting element 10, 11 and 12, in particular a varistor whose nominal voltage is close to half the value of the voltage present between the phase P and neutral N conductors of the network.
L'appareil de coupure 20 comporte en outre des contacts séparables 21, 22 dans chaque circuit de phase P et de neutre N. Le déclencheur 30 du mécanisme est inséré dans le premier circuit de phase P.The breaking device 20 further comprises separable contacts 21, 22 in each phase P and neutral N circuit. The trip device 30 of the mechanism is inserted in the first phase P circuit.
Le déclencheur 30 peut être constitué soit par un organe de déclenchement électromagnétique à bobine d'excitation d'un circuit magnétique à armature mobile, soit par un organe de déclenchement thermique à bilame. The trip device 30 can be constituted either by an electromagnetic trip device with excitation coil of a magnetic circuit with movable armature, or by a bimetal thermal trip device.
En fonctionnnement normal, les contacts 21, 22 de l'appareil de coupure 20 sont en position de fermeture. In normal operation, the contacts 21, 22 of the switching device 20 are in the closed position.
La mise en court-circuit de l'une quelconque des varistances 10, 1 1 ou 12, due au vieillissement ou à des décharges importantes et répétées, provoque une destruction en chaine des autres varistances, suivie d'une augmentation importante du courant détecté par le déclencheur 30 du premier circuit de phase P. Ce déclencheur 30 provoque alors l'ouverture rapide des contacts 21 et 22. The short-circuiting of any of the varistors 10, 1 1 or 12, due to aging or to large and repeated discharges, causes chain destruction of the other varistors, followed by a significant increase in the current detected by the trigger 30 of the first phase circuit P. This trigger 30 then causes the rapid opening of the contacts 21 and 22.
Le document FR-A-2 657 994 divulgue une variante de réalisation du dispositif précité, selon laquelle le déclencheur 30 est formé d'un détecteur différentiel associé à un relais à haute sensibilité comportant une palette qui doit être déplacée d'une position de déclenchement vers une position d'enclenchement, lors de la mise en service. Document FR-A-2 657 994 discloses an alternative embodiment of the above-mentioned device, according to which the trigger 30 is formed by a differential detector associated with a high-sensitivity relay comprising a pallet which must be moved from a trigger position to an engaged position, during commissioning.
Le document FR-A-2 663 167 divulgue une autre variante de réalisation de dispositif de protection, illustrée sur la figure 2 annexée. On retrouve sur cette figure 2, une ligne de phase P protégée par un disjoncteur série 40 et par un ensemble de protection comprenant un limiteur de tension 10 à élément non linéaire variable avec la tension, par exemple une varistance et/ou un éclateur à gaz, un dispositif de déconnexion 20 équipé d'un contact d'interruption 21 et un circuit de déclenchement 30 sensible au courant, connectés en série entre la ligne de phase P et la terre T. Plus précisément le document FR-A-2 663 167 préconise une courbe de réponse rapide et très particulière au niveau du circuit de déclenchement 30, de sorte que l'ouverture du contact 21 soit opérée au cours d'un premier état transitoire de destruction de la varistance 10, correspondant à une mise en court-circuit, et impérativement avant une phase finale de destruction, correspondant à un circuit de terre ouvert. Document FR-A-2 663 167 discloses another alternative embodiment of a protection device, illustrated in FIG. 2 attached. This FIG. 2 shows a phase line P protected by a series circuit breaker 40 and by a protection assembly comprising a voltage limiter 10 with a non-linear element variable with the voltage, for example a varistor and / or a gas spark gap. , a disconnection device 20 equipped with an interrupt contact 21 and a tripping circuit 30 sensitive to the current, connected in series between the phase line P and the ground T. More precisely the document FR-A-2 663 167 recommends a very specific and rapid response curve at the trigger circuit 30, so that the opening of the contact 21 is operated during a first transient state of destruction of the varistor 10, corresponding to a short-circuiting. circuit, and imperatively before a final destruction phase, corresponding to an open earth circuit.
Les documents W0-A-90/03058, FR-A-2 609 580, FR-A-1 175 318,
GB-A-2 175 156 et US-A-4 677 518 divulguent des dispositifs de protection à base de réseaux de varistances associées à au moins un éclateur.Documents W0-A-90/03058, FR-A-2 609 580, FR-A-1 175 318,
GB-A-2 175 156 and US-A-4 677 518 disclose protection devices based on varistor networks associated with at least one spark gap.
D'une façon générale les dispositifs de protection précédemment décrits ne donnent pas totalement satisfaction. Ils sont souvent de coût relativement élevé. Par ailleurs leur fiabilité laisse parfois à désirer. In general, the protection devices described above are not entirely satisfactory. They are often relatively high cost. In addition, their reliability sometimes leaves something to be desired.
La Demanderesse a elle même proposé depuis plusieurs années des dispositifs de protection du type représenté sur la figure 3 annexée, comprenant plusieurs cellules 50, généralement deux cellules 50, connectées en parallèle entre des lignes 60, 62 de conducteurs actifs, par exemple entre phase et neutre, ou encore entre une ligne de conducteur actif et la terre. Chaque cellule 50 comprend en série, un parafoudre 52 et un déconnecteur 54. The Applicant has itself proposed for several years protection devices of the type represented in the appended FIG. 3, comprising several cells 50, generally two cells 50, connected in parallel between lines 60, 62 of active conductors, for example between phase and neutral, or between a line of active conductor and earth. Each cell 50 comprises in series, a surge arrester 52 and a disconnector 54.
Les parafoudres 52 sont formés généralement de varistances, par exemple à base de carbure de silicium. The arresters 52 are generally formed of varistors, for example based on silicon carbide.
Les déconnecteurs 54 sont formés généralement d'un système à base de fusible sensible à la température et peu sensible au courant, en contact physique avec la varistance 52 associée. The disconnectors 54 are generally formed from a fuse-based system sensitive to temperature and not very sensitive to current, in physical contact with the associated varistor 52.
Le fonctionnement de ces dispositifs connus est le suivant. The operation of these known devices is as follows.
Lors d'une surtension, le courant de choc subséquent s'écoule à travers l'une au moins des varistances, du fait que la résistance des varistances 52 décroit très rapidement en fonction de la tension appliquée. During an overvoltage, the subsequent shock current flows through at least one of the varistors, because the resistance of the varistors 52 decreases very quickly as a function of the applied voltage.
Après le passage de la surtension, la résistivité de la varistance croit à nouveau et la protection revient à son état de veille.After the overvoltage has passed, the resistivity of the varistor increases again and the protection returns to its standby state.
Toutefois les perturbations appliquées aux lignes 60, 62 peuvent être trop élevées et entrainer la destruction de l'un des parafoudres 52. However, the disturbances applied to lines 60, 62 may be too high and lead to the destruction of one of the surge arresters 52.
Dans ce cas le parafoudre défectueux 52 est généralement placé en courtcircuit. Le déconnecteur 54 associé en série a alors pour fonction de s'ouvrir afin d'isoler le parafoudre 52 défectueux placé en court-circuit.In this case the defective arrester 52 is generally placed in short circuit. The disconnector 54 associated in series then has the function of opening in order to isolate the defective arrester 52 placed in short circuit.
Ces systèmes sont dits à continuité de service", car les déconnecteurs 54 retirent le parafoudre 52 défectueux du réseau sans perturber ce dernier. These systems are said to be "continuity of service" because the disconnectors 54 remove the faulty arrester 52 from the network without disturbing the latter.
Les deux parafoudres 52 n'étant pas totalement équivalents, un seul de ceux-ci est déterioré en cas de perturbation trop élevée, et par conséquent un seul des deux déconnecteurs 54 réagit à l'ouverture. The two surge arresters 52 not being completely equivalent, only one of these is deteriorated in the event of too high a disturbance, and consequently only one of the two disconnectors 54 reacts to the opening.
Les équipements sont ainsi toujours protégés par le deuxième parafoudre 52. The equipment is thus always protected by the second arrester 52.
Ces systèmes donnent donc également la priorité à la continuité de protection". These systems therefore also give priority to continuity of protection. "
Il s'avère toutefois que les dispositifs de protection connus du type décrit précédemment et représentés sur la figure 3 annexée, ne fonctionnent pas toujours de façon satisfaisante vis à vis des protections propres de l'installation électrique. However, it turns out that the known protection devices of the type described above and represented in the attached FIG. 3 do not always work satisfactorily with respect to the specific protections of the electrical installation.
On constate en effet que les déconnecteurs 54 ne remplissent pas toujours leur role. It can be seen that the disconnectors 54 do not always fulfill their role.
La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les dispositifs de protection connus. The present invention now aims to improve the known protection devices.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif de protection comprenant au moins une cellule du type comportant une varistance et un déconnecteur à déclenchement thermique, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une deuxième varistance connectée en série de la première varistance et calibrée pour être sujette à emballement thermique en cas de destruction de la première varistance et que le déconnecteur est en contact thermique avec cette deuxième varistance. This object is achieved in the context of the present invention by means of a protection device comprising at least one cell of the type comprising a varistor and a thermal trigger disconnector, characterized in that it also comprises a second varistor connected in series of the first varistor and calibrated to be subject to thermal runaway in the event of destruction of the first varistor and that the disconnector is in thermal contact with this second varistor.
Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, la deuxième varistance est connectée en série de la première varistance et du dé connecteur. According to an advantageous characteristic of the present invention, the second varistor is connected in series with the first varistor and the connector die.
Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la deuxième varistance possède un pouvoir d'écoulement de courant supérieur à celui de la première varistance. According to another advantageous characteristic of the present invention, the second varistor has a current flow power greater than that of the first varistor.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - les figures 1 à 3 précédemment décrites représentent schématiquement trois dispositifs de protection conformes à l'état de la technique, - la figure 4 représente schématiquement un dispositif de protection conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, au repos - la figure 5 représente le même dispositif de protection aprés ouverture d'un déconnecteur, - les figures 6 et 7 représentent deux variantes de réalisation du dispositif de protection conforme à la présente invention, - les figures 8 à 1 1 représentent diverses variantes de réalisation d'un dispositif de protection conforme à la présente invention pour des réseaux monophasés comprenant une ligne de phase, une ligne de neutre et une terre, et - les figures 12 à 16 représentent diverses varianes de réalisation d'un dispositif de protection conforme à la présente invention, pour un réseau polyphasé. Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting examples and in which - FIGS. 1 to 3 previously described represent schematically three protection devices according to the state of the art, - Figure 4 schematically shows a protection device according to a first embodiment of the present invention, at rest - Figure 5 shows the same protection device after opening of a disconnector, - Figures 6 and 7 show two alternative embodiments of the protection device according to the present invention, - Figures 8 to 1 1 show various alternative embodiments of a protection device according to the present invention for single-phase networks comprising a phase line, a neutral line and an earth, and - l Figures 12 to 16 show various embodiments of a protection device according to the present invention, for a polyphase network.
On aperçoit sur la figure 4 annexée, deux cellules 100 connectées en parallèle entre des lignes 60 et 62. Les lignes 60 et 62 peuvent être formées de deux conducteurs actifs, tels que phase et neutre, ou encore d'un conducteur actif et d'une terre. Chaque cellule 100 comprend en série une première varistance 110, une seconde varistance 112 et un déconnecteur 114. We see in Figure 4 attached, two cells 100 connected in parallel between lines 60 and 62. Lines 60 and 62 can be formed of two active conductors, such as phase and neutral, or an active conductor and a land. Each cell 100 comprises in series a first varistor 110, a second varistor 112 and a disconnector 114.
Les deux varistances 110 et 112 sont avantageusement à base d'oxyde de zinc ou de carbure de silicium. Le cas échéant elles peuvent être formées à base d'une combinaison de ces deux compositions, voir de toutes compositions équivalentes, ou encore elles peuvent être constituées de plusieurs résistances non linéaires à base de ces compositions, agencées en série ou en parallèle. The two varistors 110 and 112 are advantageously based on zinc oxide or silicon carbide. Where appropriate, they can be formed on the basis of a combination of these two compositions, or even of all equivalent compositions, or else they can be made up of several non-linear resistors based on these compositions, arranged in series or in parallel.
La seconde varistance 112 possède un pouvoir d'écoulement de courant en régime transitoire maximal ou nominal, c'est à dire une capacité d'absorption d'énergie, supérieur à la première varistance 110. The second varistor 112 has a current flow power in maximum or nominal transient regime, that is to say an energy absorption capacity, greater than the first varistor 110.
Typiquement le pouvoir, pour la varistance 112, d'écoulement de courant en régime transitoire, avec des formes d'ondes normalisées de type 8/20, est au minimum supérieur de 20% à celui de la première varistance 110. Typically, the power, for varistor 112, of current flow in transient regime, with standard waveforms of type 8/20, is at least 20% higher than that of the first varistor 110.
De plus la seconde varistance 112 est calibrée pour connaitre un emballement thermique contrôlé, sous la tension nominale appliquée entre les lignes 60, 62, soit après mise en court-circuit ou quasi courtcircuit de la varistance 110. In addition, the second varistor 112 is calibrated to know a controlled thermal runaway, under the nominal voltage applied between the lines 60, 62, either after short-circuiting or almost short-circuiting of the varistor 110.
Plus précisément selon l'invention, la deuxième varistance 112 est de préférence choisi de telle sorte que le rapport entre la tension crête de la tension nominale d'utilisation d'une part et la valeur caractéristique de la tension aux bornes de cette deuxième varistance 112, sous un courant continu de ImA d'autre part, soit compris entre 1,4 et 2, très préférentiellement de l'ordre de 1,4. More precisely according to the invention, the second varistor 112 is preferably chosen so that the ratio between the peak voltage of the nominal operating voltage on the one hand and the characteristic value of the voltage across the terminals of this second varistor 112 , under a direct current of ImA on the other hand, ie between 1.4 and 2, very preferably of the order of 1.4.
A cet effet, selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention, la seconde varistance 112 possède par exemple un diamètre supérieur au diamètre de la première varistance 110. To this end, according to a particular and nonlimiting embodiment of the present invention, the second varistor 112 has for example a diameter greater than the diameter of the first varistor 110.
Le déconnecteur 114 est formé d'un élément fusible sensible à la température. I1 est placé au contact physique de la seconde varistance 112
A titre indicatif et non limitatif, selon un mode de réalisation, la première varistance 110 a un diamètre de 20 mm et présente une tension à ses bornes de 125 V sous 1 mA, tandis que la seconde varistance 112 est formée de deux varistances de section carrée de 40 mm de côté, connectées en parallèle et présentant une tension de 230 V à leurs bornes sous 1 mA.The disconnector 114 is formed by a fuse element sensitive to temperature. I1 is placed in physical contact with the second varistor 112
By way of indication and without limitation, according to one embodiment, the first varistor 110 has a diameter of 20 mm and has a voltage across its terminals of 125 V at 1 mA, while the second varistor 112 is formed by two section varistors square of 40 mm side, connected in parallel and having a voltage of 230 V at their terminals under 1 mA.
La structure proposée dans le cadre de la présente invention repose sur le fait qu'il existe essentiellement deux modes de destruction d'un parafoudre ou varistance: un mode lent appelé emballement thermique pour lequel les déconnecteurs à déclenchement thermique sont généralement efficaces et un mode rapide qui entraine parfois la destruction immédiate de la varistance sur choc de foudre sans que le déconnecteur ne réagisse. The structure proposed in the context of the present invention is based on the fact that there are essentially two modes of destruction of a surge arrester or varistor: a slow mode called thermal runaway for which the thermally triggered disconnectors are generally effective and a fast mode which sometimes causes the immediate destruction of the varistor on lightning strike without the disconnector reacting.
Le fonctionnement du dispositif de protection conforme à la présente invention est essentiellement le suivant. The operation of the protection device according to the present invention is essentially as follows.
Les perturbations transitoires compatibles avec la capacité des parafoudres s'écoulent à la terre à travers les varistances 110, 112 de l'une des cellules 100 au moins, de façon classique. Transient disturbances compatible with the capacity of the surge arresters flow to the ground through the varistors 110, 112 of at least one of the cells 100, in a conventional manner.
De même si les varistances de l'une des cellules présentent un mode de défaillance du type emballement thermique, le déconnecteur 114 correspondant s'ouvre de façon classique. Similarly, if the varistors of one of the cells have a thermal runaway type failure mode, the corresponding disconnector 114 opens in a conventional manner.
Cependant en cas de choc de foudre trop élevé, l'une des premières varistances 110 de diamètre le plus faible est détruite et se met en court-circuit. However, in the event of a lightning strike that is too high, one of the first varistors 110 with the smallest diameter is destroyed and short-circuits.
La seconde varistance 112 associée de diamètre plus important est préservée en revanche grâce à sa capacité d'absorption d'énergie supérieure et fait l'objet par la suite d'un emballement thermique contrôlé. En effet cette varistance 112 ne peut tenir à elle seule la tension appliquée directement à ses bornes du fait de la mise en court-circuit de la première varistance 110, comme indiqué précédemment. The second associated varistor 112 of larger diameter, on the other hand, is preserved thanks to its higher energy absorption capacity and is then subjected to controlled thermal runaway. In fact, this varistor 112 cannot on its own hold the voltage applied directly to its terminals because of the short-circuiting of the first varistor 110, as indicated above.
L'emballement thermique contrôlé de la seconde varistance 112 entraine alors l'ouverture du déconnecteur 11 A, comme celà est schématisé sur la gauche de la figure 5. The controlled thermal runaway of the second varistor 112 then causes the disconnector 11 A to open, as shown on the left in FIG. 5.
Le dispositif de protection conforme à la présente invention est compatible avec tous les appareillages électroniques et électrotechniques. The protection device according to the present invention is compatible with all electronic and electrotechnical equipment.
En particulier le dispositif conforme à la présente invention est parfaitement compatible avec les installations électriques normalisées utilisant des déconnecteurs en surintensité et des déconnecteurs différentiels. De plus l'utilisation de plusieurs cellules connectées en parallèle permet d'assurer la continuité de service et de protection.In particular, the device according to the present invention is perfectly compatible with standardized electrical installations using overcurrent disconnects and differential disconnects. In addition, the use of several cells connected in parallel ensures continuity of service and protection.
On a représenté sur la figure 6, une variante de réalisation conforme à la présente invention, selon laquelle chaque cellule 100 comprend connectées en série entre les lignes 60 et 62, une première varistance 110 et une seconde varistance 112. En outre chaque cellule 100 comprend un déconnecteur 114 en contact thermique avec la seconde varistance. 112, mais indépendant électriquement (non connecté en série de) des varistances 110 et 112. Le déconnecteur 114 peut être relié par exemple à un disjoncteur ou à une centrale de surveillance, adapté pour isoler par déconnexion la cellule 100 déficiente et/ou signaler l'existence de cette déficience. Le "déconnecteur" 114 peut dans ce cas être formé d'un contact fermé au travail et non point d'un contact ouvert au travail. FIG. 6 shows an alternative embodiment in accordance with the present invention, according to which each cell 100 comprises connected in series between lines 60 and 62, a first varistor 110 and a second varistor 112. In addition each cell 100 comprises a disconnector 114 in thermal contact with the second varistor. 112, but electrically independent (not connected in series of) of the varistors 110 and 112. The disconnector 114 can be connected for example to a circuit breaker or to a monitoring station, suitable for isolating by disconnection the defective cell 100 and / or signaling the existence of this deficiency. The "disconnector" 114 can in this case be formed from a contact closed at work and not from a contact open at work.
On a représenté sur la figure 7, une autre variante de réalisation conforme à la présente invention, selon laquelle chaque cellule 100 comprend connectées en série entre les lignes 60, 62, une première varistance 110, une seconde varistance 112 et un déconnecteur 114 en contact thermique avec la seconde varistance 112, de façon comparable à la figure 4. Cependant à la différence de cette dernière, selon la figure 7 les deux varistances 110, 112 sont de diamètres sensiblement identiques. FIG. 7 shows another alternative embodiment in accordance with the present invention, according to which each cell 100 comprises connected in series between the lines 60, 62, a first varistor 110, a second varistor 112 and a disconnector 114 in contact thermal with the second varistor 112, in a manner comparable to FIG. 4. However, unlike the latter, according to FIG. 7 the two varistors 110, 112 are of substantially identical diameters.
Dans ce cas les différentes caractéristiques entre les deux varistances 110, 112 connectées en série (pouvoir d'écoulement de courant d'une part et comportement physique sous la tension nominale d'autre part) peuvent être dues non point à des différences de géométrie entre les varistances, mais à des différences de composition entre celles-ci. In this case the different characteristics between the two varistors 110, 112 connected in series (current flow power on the one hand and physical behavior under nominal voltage on the other hand) can be due not to differences in geometry between varistors, but to differences in composition between them.
L'homme de l'art sait en effet adapter les caractéristiques des varistances, notamment à base d'oxyde de zinc et/ou de carbure de silicium, grâce à un contrôle des oxydes additifs intervenant dans ces compositions ou encore par contrôle des paramètres intervenant dans les processus d'obtention.Those skilled in the art in fact know how to adapt the characteristics of the varistors, in particular based on zinc oxide and / or silicon carbide, by controlling the additive oxides involved in these compositions or by controlling the parameters involved. in the procurement process.
On va maintenant décrire les diverses variantes de réalisation illustrées sur les figures 8 à 11. We will now describe the various alternative embodiments illustrated in FIGS. 8 to 11.
Celles-ci font toutes application du principe indiqué précédemment, à un réseau monophasé comprenant une ligne de phase P, une ligne de neutre N et une terre T. Bien entendu les varistances utilisées doivent être adaptées au réseau concerné, par exemples un réseau de type
IT, TT ou TN, tel que défini dans la norme NEC 15.100.These all apply the principle indicated above, to a single-phase network comprising a phase line P, a neutral line N and an earth T. Of course the varistors used must be adapted to the network concerned, for example a network of the type
IT, TT or TN, as defined in standard NEC 15.100.
Les différents modes de réalisation représentés sur les figures 8 à 1 1 comprennent un montage en étoile comportant trois branches : une branche de phase a, une branche de neutre b et une branche de terre c, connectées respectivement entre un point commun 120 et la ligne de phase P, la ligne de neutre N ou la terre T. The various embodiments represented in FIGS. 8 to 1 1 comprise a star assembly comprising three branches: a phase branch a, a neutral branch b and a ground branch c, connected respectively between a common point 120 and the line phase P, neutral line N or earth T.
Chaque branche a, b et c comprend au moins une varistance. Each branch a, b and c includes at least one varistor.
Plus précisément, l'agencement de ces varistances est tel qu'il est prévu au moins une première varistance 110 en série d'une deuxième varistance 112 associée à un déconnecteur 114 à déclenchement thermique, en série entre deux lignes P, N ou T. More specifically, the arrangement of these varistors is such that at least a first varistor 110 is provided in series with a second varistor 112 associated with a thermal trigger disconnector 114, in series between two lines P, N or T.
Le déconnecteur 114 à déclenchement thermique est en contact thermique avec l'une au moins des varistances 112 du dispositif de protection. Il peut s'agir de la varistance 112 prévue sur la même branche a, b ou c que le déconnecteur 114 ou d'une varistance 112 prévue sur une autre branche que le déconnecteur 114. Le cas échéant le déconnecteur 114 peut également être en contact thermique avec plusieurs varistances 112 du dispositif. Enfin on le verra par la suite, il peut être prévu plusieurs connecteurs 114. The thermal trigger disconnector 114 is in thermal contact with at least one of the varistors 112 of the protection device. It can be the varistor 112 provided on the same branch a, b or c as the disconnector 114 or a varistor 112 provided on another branch than the disconnector 114. If necessary the disconnector 114 can also be in contact thermal with several varistors 112 of the device. Finally, we will see later, several connectors 114 can be provided.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 8, la branche de phase a comprend une varistance 11 osa de même caractéristique que la première varistance 110 précitée, connectée entre la ligne de phase P et le point commun 120 ; la branche de neutre b comprend une varistance 1 12b de même caractéristique que la deuxième varistance 112 précitée, connectée entre la ligne de neutre N et le point commun 120 en série d'un déconnecteur à déclenchement thermique 114b, et la branche de terre c comprend une varistance 1 1 2c de même caractéristique que la seconde varistance 112 précitée, connectée entre la terre T et le point commun 120 par l'intermédiaire d'un déconnecteur à déclenchement thermique 114c. According to the embodiment shown in FIG. 8, the phase branch a comprises a varistor 11 osa of the same characteristic as the first varistor 110 above, connected between the phase line P and the common point 120; the neutral branch b comprises a varistor 1 12b of the same characteristic as the aforementioned second varistor 112, connected between the neutral line N and the common point 120 in series with a thermal trip disconnector 114b, and the ground branch c comprises a varistor 1 1 2c with the same characteristic as the aforementioned second varistor 112, connected between the earth T and the common point 120 via a thermal trigger disconnector 114c.
Selon une variante de la figure 8, la varistance de premier type 110 pourrait être placée sur l'une des branches b ou c de neutre ou de terre, tandis que les deux autres branches, à savoir la branche de phase a et la branche de terre c ou la branche de phase a et la branche de neutre b, seraient équipées d'une varistance de second type 112 connectée en série d'un déconnecteur thermique 114. According to a variant of FIG. 8, the varistor of the first type 110 could be placed on one of the branches b or c of neutral or earth, while the other two branches, namely the phase branch a and the branch of earth c or the phase branch a and the neutral branch b, would be fitted with a second type varistor 112 connected in series with a thermal disconnector 114.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 9, la branche de phase a comprend une varistance 1 10a de même caractéristique que la première varistance 110 précitée, connectée entre la ligne de phase P et le point commun 120; la branche de neutre b comprend une varistance 1 1 2b de même caractéristique que la deuxième varistance 112 précitée, connectée entre la ligne de neutre N et le point commun 120 en série d'un déconnecteur à déclenchement thermique 1 14b ; et la branche de terre c comprend une varistance 1 10c de même caractéristique que la première varistance 110 précitée, connectée entre la terre T et le point commun 120 par l'intermédiaire d'un éclateur 130. La présence d'un éclateur dispense d'un déconnecteur thermique sur cette branche. According to the embodiment shown in Figure 9, the phase branch a comprises a varistor 1 10a of the same characteristic as the first varistor 110 above, connected between the phase line P and the common point 120; the neutral branch b comprises a varistor 1 1 2b of the same characteristic as the second varistor 112 above, connected between the neutral line N and the common point 120 in series with a thermal trigger disconnector 1 14b; and the earth branch c comprises a varistor 1 10c of the same characteristic as the first varistor 110 above, connected between the earth T and the common point 120 via a spark gap 130. The presence of a spark gap dispenses with a thermal disconnector on this branch.
Selon une variante de la figure 9, la localisation de la varistance
110, de la varistance 112 associée au déconnecteur 114 et de la varistance 110 associée à l'éclateur 130, sur les branches a, b et c, peut être permutée dans un ordre quelconque.According to a variant of FIG. 9, the location of the varistor
110, varistor 112 associated with disconnector 114 and varistor 110 associated with spark gap 130, on branches a, b and c, can be swapped in any order.
On retrouve sur la figure 10 un dispositif de protection comprenant trois varistances 110a, 112b et 1 1 2c et deux déconnecteurs 1 1 4b et 1 1 4c connectés électriquement de la même façon que sur la figure 8. Cependant, selon la figure 10, les deux déconnecteurs 114b et 1 1 4c sont couplés thermiquement aux mêmes varistances et/ou sont couplés mécaniquement. We find in Figure 10 a protection device comprising three varistors 110a, 112b and 1 1 2c and two disconnectors 1 1 4b and 1 1 4c electrically connected in the same way as in Figure 8. However, according to Figure 10, the two disconnectors 114b and 1 1 4c are thermally coupled to the same varistors and / or are mechanically coupled.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 11, il est prévu un déconnecteur à déclenchement thermique 114 au niveau du point commun 120, la branche de phase a comprend une varistance 1 10a de même caractéristique que la première varistance 1 12 précitée connectée entre la ligne de phase P et le point commun 120, la branche de neutre b comprend une varistance 112b de même caractéristique que la deuxième varistance 112 précitée connectée entre la ligne de neutre N et le point commun 120, et la branche de terre c comprend une varistance 1 1 2c de même caractéristique que la deuxième varistance 112 précitée, connectée entre le point commun et la terre T. là encore, la disposition des varistances 110, 112 peut être permutée. According to the embodiment shown in FIG. 11, there is provided a thermal trigger disconnector 114 at the common point 120, the phase branch a comprises a varistor 1 10a with the same characteristic as the first aforementioned first varistor 1 12 connected between the phase line P and the common point 120, the neutral branch b comprises a varistor 112b with the same characteristic as the aforementioned second varistor 112 connected between the neutral line N and the common point 120, and the ground branch c comprises a varistor 1 1 2c with the same characteristic as the aforementioned second varistor 112, connected between the common point and the earth T. again, the arrangement of the varistors 110, 112 can be switched.
Sans qu'il soit nécessaire de décrire dans le détail le fonctionnement des dispositifs représentés sur les figures 8 à 11, on comprend que la mise hors service de l'une quelconque des varistances utilisées entraine directement ou indirectement l'ouverture d'un déconnecteur 114. Without it being necessary to describe in detail the operation of the devices shown in Figures 8 to 11, it is understood that the deactivation of any of the varistors used directly or indirectly causes the opening of a disconnector 114 .
On va maintenant décrire les diverses variantes de réalisation illustrées sur les figures 12 à 16. We will now describe the various alternative embodiments illustrated in FIGS. 12 to 16.
Celles-ci font toutes applications du principe indiqué précédemment, à un réseau polyphasé, à neutre N et terre T, préférentiellement à un réseau triphasé P1, P2, P3 comprenant un neutre
N et une terre T.These make all applications of the principle indicated above, to a polyphase network, with neutral N and earth T, preferably with a three-phase network P1, P2, P3 comprising a neutral
N and a land T.
La encore les varistances utilisées doivent être adaptées au réseau concerné. Again the varistors used must be adapted to the network concerned.
Les différents modes de réalisation représentés sur les figures 12 à 16 comprennent un montage en étoile comportant cinq branches trois branches de phase al, a2, a3, une branche neutre b et une branche
Ode terre c, connectées respectivement entre un point commun 120 et les lignes de phase P1, P2, P3, la ligne de neutre N et la ligne de terre T.The different embodiments represented in FIGS. 12 to 16 include a star assembly comprising five branches three branches of phase a1, a2, a3, a neutral branch b and a branch
Earth c, connected respectively between a common point 120 and the phase lines P1, P2, P3, the neutral line N and the earth line T.
Chaque branche al, a2, a3, b et c comprend au moins une varistance. Each branch a1, a2, a3, b and c comprises at least one varistor.
Plus précisément, l'agencement de ces varistances est tel qu'il est prévu au moins une première varistance 110 en série d'une deuxième varistance 112 associée à un déconnecteur 114 à déclenchement thermique, en série entre les deux lignes P et N, P et T, N et T, voire P et P. More precisely, the arrangement of these varistors is such that at least a first varistor 110 is provided in series with a second varistor 112 associated with a thermal trigger disconnector 114, in series between the two lines P and N, P and T, N and T, even P and P.
Chaque déconnecteur 114 à déclenchement thermique est en contact thermique avec l'une au moins des varistances 112 du dispositif de protection. I1 peut s'agir de la varistance 112 prévue sur la même branche a, b ou c que le déconnecteur 114 ou d'une varistance 112 prévue sur une autre branche que le déconnecteur 114. Le cas échéant le déconnecteur 114 peut également être en contact thermique avec plusieurs varistances 112 du dispositif. Enfin comme on le verra par la suite, il peut être prévu plusieurs déconnecteurs 114. Each thermal trigger disconnector 114 is in thermal contact with at least one of the varistors 112 of the protection device. I1 can be the varistor 112 provided on the same branch a, b or c as the disconnector 114 or a varistor 112 provided on another branch than the disconnector 114. If necessary the disconnector 114 can also be in contact thermal with several varistors 112 of the device. Finally, as will be seen later, several disconnectors 114 can be provided.
Selon le mode de réalisation sur la figure 12, chaque branche de phase al, a2, a3 comprend une varistance 110al, 110a2, 110a3 de même caractéristique que la première varistance 110 précitée, connectée entre la ligne de phase respective P1, P2, P3 et le point commun 120 ; la branche de neutre b comprend une varistance 112b de même caractéristique que la deuxième varistance 112 précitée, connectée entre la ligne de neutre N et le point commun 120 en série d'un déconnecteur à déclenchement thermique 114b, et la branche de terre c comprend une varistance 112c de même caractéristique que la seconde varistance 112 précitée, connectée entre la terre T et le point commun 120 par l'intermédiaire d'un déconnecteur à déclenchement thermique 114c. According to the embodiment in FIG. 12, each phase branch a1, a2, a3 comprises a varistor 110al, 110a2, 110a3 with the same characteristic as the first varistor 110 above, connected between the respective phase line P1, P2, P3 and the common point 120; the neutral branch b comprises a varistor 112b with the same characteristic as the aforementioned second varistor 112, connected between the neutral line N and the common point 120 in series with a thermal trip disconnector 114b, and the ground branch c comprises a varistor 112c with the same characteristic as the aforementioned second varistor 112, connected between earth T and the common point 120 by means of a thermal trigger disconnector 114c.
Selon une variante de la figure 12, les varistances de premier type 110 pourraient être placées sur l'une des branches b ou c de neutre ou de terre, tandis que les autres branches, à savoir les branches de phase al, a2 et a3 et la branche de terre c ou les branches de phase al, a2 et a3 et la branche de neutre b, seraient équipées de varistances de second type 112 connectées en série d'un déconnecteur thermique 114. According to a variant of FIG. 12, the varistors of the first type 110 could be placed on one of the branches b or c of neutral or earth, while the other branches, namely the branches of phase a1, a2 and a3 and the earth branch c or the phase branches al, a2 and a3 and the neutral branch b, would be fitted with second type varistors 112 connected in series with a thermal disconnector 114.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 13, chaque branche de phase al, a2, a3 comprend une varistance 110al, 110a2 et 110a3 de même caractéristique que la première varistance 110 précitée, connectée entre la ligne de phase respective P1, P2, P3 et le point commun 120 ; la branche de neutre b comprend une varistance 1 12b de même caractéristique que la deuxième varistance 112 précitée, connectée entre la ligne de neutre N et le point commun 120 en série d'un déconnecteur à déclenchement thermique 114b; et la branche de terre ce comprend une varistance 1 10c de même caractéristique que la première varistance 110 précitée, connectée entre la terre T et le point commun 120 par l'intermédiaire d'un éclateur 130. La présence d'un éclateur dispensé d'un déconnecteur thermique sur cette branche. According to the embodiment shown in FIG. 13, each phase branch a1, a2, a3 comprises a varistor 110 a1, 110a2 and 110a3 with the same characteristic as the first aforementioned varistor 110, connected between the respective phase line P1, P2, P3 and the common point 120; the neutral branch b comprises a varistor 1 12b of the same characteristic as the second varistor 112 above, connected between the neutral line N and the common point 120 in series with a thermal trigger disconnector 114b; and the earth branch ce comprises a varistor 1 10c of the same characteristic as the first varistor 110 above, connected between the earth T and the common point 120 via a spark gap 130. The presence of a spark gap exempt from a thermal disconnector on this branch.
Selon une variante de la figure 13, la localisation des varistances 110, de la varistance 112 associée au déconnecteur 114 et de la varistance 110 associée à l'éclateur 130, peut être permutée dans un ordre quelconque entre les branches de types a, b et c. According to a variant of FIG. 13, the location of the varistors 110, of the varistor 112 associated with the disconnector 114 and of the varistor 110 associated with the spark gap 130, can be swapped in any order between the branches of types a, b and vs.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 14, il est prévu un déconnecteur à déclenchement thermique 114 au niveau du point commun 120, chaque branche de phase al, a2, a3 comprend une varistance 110a de même caractéristique que la première varistance 110 précitée connectée entre la ligne de phase P et le point commun 120, la branche de neutre b comprend une varistance 112b de même caractéristique que la deuxième varistance 112 précitée connectée entre la ligne neutre N et le point commun 120, et la branche de terre c comprend une varistance 112c de même caractéristique que la deuxième varistance 112 précitée, connectée entre le point commun et la terre T. According to the embodiment shown in Figure 14, there is provided a thermal trigger disconnector 114 at the common point 120, each phase branch a1, a2, a3 comprises a varistor 110a with the same characteristic as the first aforementioned first varistor 110 connected between the phase line P and the common point 120, the neutral branch b comprises a varistor 112b with the same characteristic as the aforementioned second varistor 112 connected between the neutral line N and the common point 120, and the ground branch c comprises a varistor 112c with the same characteristic as the second varistor 112 above, connected between the common point and the earth T.
La encore la disposition des varistances 110, 112 peut être permutée entre les branches a, b et c. Again the arrangement of the varistors 110, 112 can be swapped between the branches a, b and c.
De même on peut envisager de coupler thermiquement les deux déconnecteurs 114b et 114c de la figure 12, aux mêmes varistances, ou encore de coupler mécaniquement ces deux déconnecteurs 1 14b et 114c. Similarly, it is possible to envisage thermally coupling the two disconnectors 114b and 114c of FIG. 12, to the same varistors, or alternatively to mechanically couple these two disconnectors 11b and 114c.
Par ailleurs, comme on l'a représenté sur les figures 15 et 16, en variante des figures 12 et 13 on peut prévoir des déconnecteurs additionnels 114 sur les branches de phase. Furthermore, as shown in FIGS. 15 and 16, as a variant of FIGS. 12 and 13, additional disconnectors 114 can be provided on the phase branches.
Ceux-ci peuvent être disposés selon un grande nombre d'agencements envisageables. Ils peuvent être indépendants mécaniquement et thermiquement ou encore couplés mécaniquement et/ou thermiquement globalement comme représenté sur la figure 15 ou par sous-groupes comme représenté sur la figure 16. These can be arranged according to a large number of conceivable arrangements. They can be mechanically and thermally independent or mechanically and / or thermally coupled as a whole as shown in FIG. 15 or by sub-groups as shown in FIG. 16.
Selon le mode de réalisation de la figure 15, deux branches de phase al, a2 comprennent une varistance 110al, 110a2 de même caractéristique que la première varistance 110 précitée, connectée entre la ligne de phase respective P1,P2 et le point commun 120 par l'intermédiaire d'un déconnecteur 114al, 114a2 respectif ; la troisième branche de phase a3 comprend une varistance 110a3 de même caractéristique que la première varistance 110, connectée entre la ligne de phase P3 et le point commun 120; la branche de neutre b comprend une varistance 112b de même caractéristique que la deuxième varistance 112 précitée, connectée entre la ligne neutre N et le point commun 120 en série d'un déconnecteur 1 14b et la branche terre c comprend une varistance 112c de même caractéristique que la seconde varistance 112 précitée connectée entre la terre T et le point commun 120, par l'intermédiaire d'un déconnecteur à déclenchement thermique 114c. Les déconnecteurs 114al, 114a2, 114b et 114c sont tous couplés mécaniquement et/ou thermiquement. According to the embodiment of FIG. 15, two phase branches a1, a2 comprise a varistor 110a1, 110a2 with the same characteristic as the first aforementioned varistor 110, connected between the respective phase line P1, P2 and the common point 120 by l 'Intermediate of a respective disconnector 114al, 114a2; the third phase branch a3 comprises a varistor 110a3 with the same characteristic as the first varistor 110, connected between the phase line P3 and the common point 120; the neutral branch b comprises a varistor 112b of the same characteristic as the aforementioned second varistor 112, connected between the neutral line N and the common point 120 in series with a disconnector 1 14b and the ground branch c comprises a varistor 112c of the same characteristic that the aforementioned second varistor 112 connected between earth T and the common point 120, by means of a thermal trigger disconnector 114c. The disconnectors 114al, 114a2, 114b and 114c are all mechanically and / or thermally coupled.
Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 16, la première branche de phase al comprend une varistance 110al de premier type connectée entre la ligne de phase P1 et un premier point commun 1200 ; la deuxième branche de phase a2 comprend une varistance 110a2 de premier type connectée entre la ligne de phase P2 et un second point commun 1201 par l'intermédiaire d'un déconnecteur 114a2 ; la troisième branche de phase a3 comprend une varistance 110a3 de premier type reliée entre la ligne de phase P3 et le second point commun 1201 ; le second point commun 1201 est relié au premier 1200 par l'intermédiaire d'un déconnecteur 1 14a ; la branche neutre b comprend une varistance 112b de même caractéristique que la deuxième varistance 112 précitée, connectée entre la ligne de neutre N et le premier point commun 1200 en série d'un déconnecteur 1 14b et la branche de terre c comprend une varistance 112c de même caractéristique que la seconde varistance 112 précitée connectée entre la terre T et le premier point commun 1200, par l'intermédiaire d'un déconnecteur à déclenchement thermique 114c. According to the embodiment shown in FIG. 16, the first phase branch a1 comprises a varistor 110al of the first type connected between the phase line P1 and a first common point 1200; the second phase branch a2 comprises a varistor 110a2 of the first type connected between the phase line P2 and a second common point 1201 via a disconnector 114a2; the third phase branch a3 comprises a varistor 110a3 of the first type connected between the phase line P3 and the second common point 1201; the second common point 1201 is connected to the first 1200 via a disconnector 1 14a; the neutral branch b comprises a varistor 112b of the same characteristic as the aforementioned second varistor 112, connected between the neutral line N and the first common point 1200 in series with a disconnector 1 14b and the ground branch c comprises a varistor 112c of same characteristic as the aforementioned second varistor 112 connected between earth T and the first common point 1200, by means of a thermal trigger disconnector 114c.
Bien entendu pour les différents modes de réalisation représentés sur les figures 8 à 16, les varistances 110 et 112 peuvent présenter des diamètres identiques ou différents en fonction de leurs compositions. Of course for the different embodiments shown in Figures 8 to 16, the varistors 110 and 112 may have identical or different diameters depending on their compositions.
Par ailleurs, par analogie avec la figure 6, en variante les déconnecteurs 114 représentés en série d'une varistance sur les figures 8 à 16, pourraient être séparés électriquement de c Furthermore, by analogy with FIG. 6, as a variant the disconnectors 114 represented in series with a varistor in FIGS. 8 to 16, could be separated electrically from c
Claims (22)
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| FR9401010A FR2715778B1 (en) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | Device for protecting electronic and / or electrotechnical equipment against transient overvoltages. |
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1994
- 1994-01-31 FR FR9401010A patent/FR2715778B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| FR2715778B1 (en) | 1996-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property | ||
| TP | Transmission of property | ||
| CD | Change of name or company name | ||
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20100930 |