FR2891958A1

FR2891958A1 - Dispositif limiteur de courant, disjoncteur comportant un tel dispositif, et procede limiteur de courant

Info

Publication number: FR2891958A1
Application number: FR0510380A
Authority: FR
Inventors: Pascal Angot; Juan Antonio Aymami; Julien Bach; Pierre Bardollet; Yves Vial
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-13
Anticipated expiration: 2025-10-11
Also published as: FR2891958B1

Abstract

Le dispositif limiteur de courant (1) est destiné à être connecté sur une ligne électrique (2) et comprend un élément (3) en matériau à coefficient de température positif et deux électrodes (4, 5). Dans le dispositif limiteur de courant l'élément en matériau à coefficient de température positif a une forme allongée, les électrodes étant disposées sur des parties opposées choisies parmi les parties opposées les plus distantes (8) dudit élément, et des moyens échangeurs de chaleur permettent d'échanger de la chaleur avec une partie longitudinale (10) dudit l'élément.Le disjoncteur comprend au moins un conducteur principal (2) et le dispositif limiteur de courant (1) connecté au dit conducteur principal.Le procédé limiteur de courant comporte la circulation d'un courant à travers l'élément dans le sens d'une de ses plus grandes dimensions (71), et l'échange de la chaleur avec une partie longitudinale dudit l'élément (72).

Description

DISPOSITIF LIMITEUR DE COURANT, DISJONCTEUR COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF,

ET PROCÉDÉ LIMITEUR DE COURANT DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION 10001] L'invention concerne un dispositif limiteur de courant destiné à être connecté sur une ligne électrique, ledit dispositif comprenant un élément en matériau à coefficient de température positif et deux électrodes disposées solidairement sur des parties opposées dudit élément. 10002] L'invention concerne également un disjoncteur comprenant au moins un conducteur principal sur lequel est connecté le dispositif limiteur de courant. 10003] L'invention concerne enfin un procédé de limitation d'un courant à l'aide d'un élément en matériau à coefficient de température positif. ETAT DE LA TECHNIQUE (0004) Il est connu d'utiliser des éléments en matériau à coefficient de température positif, en abrégé CTP, comme limiteur de courant. A la température normale d'utilisation, la résistance électrique de ce type de matériau est très basse. En cas d'une surintensité, la montée en température du matériau au-delà d'une valeur critique génère une augmentation rapide de la résistance électrique permettant de limiter l'augmentation de courant. Cette augmentation de la résistance est générée par un changement d'état du matériau de l'élément entre un état dit non transité et un état dit transité. 10005] Ce type d'élément en matériau CTP présente généralement une forme aplatie avec des électrodes disposées sur les parties opposées les moins distantes dudit élément. Cette configuration permet notamment de minimiser la valeur de la résistance électrique lors d'une utilisation normale, c'est à dire avec un courant d'intensité nominale. Cependant, une telle configuration aplatie ne permet pas une bonne tenue électrique. En effet, sous forte intensité, lors du changement d'état du matériau CTP, seule une fine couche interne au matériau CTP fait obstacle au passage du courant et supporte la tension. En conséquence, le gradient de potentiel électrique sur la faible épaisseur de matériau CTP entre les électrodes est important, ce qui limite l'utilisation d'éléments en matériau CTP présentant une telle configuration aplatie aux domaines des basses tensions. [0006] Il est connu du brevet américain US 6,038,117 de connecter en série plusieurs éléments limiteurs de courant, chaque élément comportant une thermistance en matériau CTP montée en parallèle avec une varistance. Ce type de montage permet, dès le début du changement d'état du matériau CTP d'un des éléments limiteurs, de limiter la tension aux bornes dudit élément et d'éviter qu'une tension trop élevée ne vienne s'établir aux bornes de cet élément limiteur. Ce type de montage est cependant relativement compliqué à mettre en oeuvre. [0007] Il est également connu du brevet américain US 5,537,286 de produire des dispositifs de protection de circuit électrique comportant une portion de plaque en matériau CTP et deux éléments conducteurs espacés l'un de l'autre de façon que, lors de l'utilisation du dispositif, le courant circule dans le sens de la longueur plutôt que dans l'épaisseur de la plaque. Du fait de la géométrie de leur configuration, la résistance intrinsèque des dispositifs de protection décrits dans ce brevet est, lors d'un fonctionnement normal, c'est à dire sans changement d'état du matériau CTP, trop élevée pour permettre la circulation de courants nominaux de forte intensité, sans créer de dissipation excessive. EXPOSE DE L'INVENTION [0008] L'invention vise à fournir un dispositif limiteur de courant simple, autorisant un fonctionnement avec de forts courants nominaux, et présentant une bonne tenue électrique lorsque le matériau CTP dudit dispositif limiteur change d'état lors d'une surintensité. [0009] L'invention concerne donc un dispositif limiteur de courant destiné à être connecté sur une ligne électrique, ledit dispositif comprenant un élément en matériau à coefficient de température positif et deux électrodes disposées solidairement sur des parties opposées dudit élément. [0010] L'élément en matériau à coefficient de température positif du dispositif de l'invention, a une forme allongée, les électrodes étant disposées sur les parties opposées choisies parmi les parties opposées les plus distantes dudit élément, et le dispositif comprend des moyens échangeurs de chaleur échangeant de la chaleur avec au moins une partie longitudinale dudit l'élément. De préférence, les électrodes sont disposées sur les parties opposées (8) les plus distantes dudit élément .Par exemple, la distance entre les parties opposées les plus distantes de l'élément en matériau CTP, sur lesquelles sont disposées les électrodes, est supérieure à cinq fois, voire quinze fois, la distance maximum entre les parties opposées les moins distantes dudit élément. De préférence, l'élément en matériau à coefficient de température positif comporte un composé en polymère. 10011] Avantageusement, l'élément en matériau à coefficient de température positif présente une forme parallélépipédique, les moyens échangeurs étant disposés sur au moins une face longitudinale dudit élément dont la surface est la plus grande. 10012] Selon plusieurs modes de réalisation, les moyens échangeurs de chaleur comportent des ailettes, des caloducs, ou au moins une cellule à effet Peltier. 10013] Selon un mode de réalisation, le dispositif limiteur de courant comporte des moyens de régulation de la température sur une partie longitudinale de l'élément agissant sur les moyens échangeurs de chaleur. 10014] Selon un autre mode de réalisation, le dispositif limiteur de courant comporte des moyens de traitement des surintensités dotés de moyens de détection de surintensité et de moyens d'action sur les moyens échangeurs de chaleur. 10015] De préférence, les moyens échangeurs de chaleur sont couplés à l'élément en matériau à coefficient de température positif par un matériau thermiquement conducteur et électriquement isolant. 10016] L'invention concerne également un disjoncteur comprenant au moins un conducteur principal et un dispositif limiteur de courant, tel que décrit précédemment, connecté en série avec ledit conducteur principal pour limiter le courant lorsque un seuil de courant ou de température est dépassé. 10017] L'invention concerne également un procédé de limitation d'un courant à l'aide d'un élément en matériau à coefficient de température positif, comportant la circulation d'un courant à travers l'élément en matériau à coefficient de température positif dans le sens de l'une de ses plus grandes dimensions, et l'échange de la chaleur avec une partie longitudinale dudit élément. [0018] De préférence, l'échange de chaleur comporte une régulation de la température de la partie longitudinale dudit élément agissant sur les moyens échangeurs de chaleur. [0019] Avantageusement, le procédé comporte un traitement des surintensités comprenant une détection de surintensité et l'action sur les moyens échangeurs de chaleur. [0020] De préférence, la régulation de la température comporte : - une étape de mesure de la température de la partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif, -une étape de comparaison de la mesure de la température avec au moins une consigne, et - une étape d'action sur les moyens échangeurs de chaleur pour chauffer ou refroidir ladite partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif. [0021] De préférence, le traitement des surintensités comporte : 15 - une étape de mesure du courant, - une étape de comparaison de la mesure du courant ou de l'énergie calculée à partir de ladite mesure de courant avec une valeur seuil, et - l'étape d'action sur les moyens échangeurs de chaleur pour chauffer ou refroidir ladite partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif. 20 [0022] Selon un mode de réalisation, l'échange de chaleur est réalisé par l'intermédiaire d'au moins une cellule à effet Peltier. Dans ce cas, l'étape de régulation de la température et/ou l'étape de traitement des surintensités comporte, de préférence, en outre, une action sur la polarité d'un courant d'alimentation de la au moins une cellule à effet Peltier pour chauffer ou refroidir ladite partie longitudinale de l'élément à coefficient de température 25 positif. L'étape de régulation de la température et/ou l'étape de traitement des surintensités comporte, de préférence, une action sur l'amplitude du courant d'alimentation de la au moins une cellule à effet Peltier. [0023] Selon un mode de réalisation préféré : le courant ou l'énergie calculée à partir dudit courant est comparé à une valeur seuil, et - la température dans la partie longitudinale dudit élément est maintenue dans une plage opératoire, en dehors de laquelle il existe un risque de détérioration dudit l'élément. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0024] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés dans les figures annexées. [0025] La figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif limiteur d'intensité selon l'invention. [0026] La figure 2 représente l'élément en matériau CTP du dispositif limiteur d'intensité. [0027] La figure 3 représente les profils de résistance et de température sur une section latérale d'un élément en matériau CTP dans un état partiellement transité. [0028] La figure 4 représente une vue de côté, en coupe, selon une section longitudinale, du dispositif limiteur illustrant le changement d'état du matériau à coefficient de température positif. [0029] La figure 5 représente une vue de dessus, en coupe, selon une section longitudinale du dispositif limiteur illustrant le changement d'état du matériau à coefficient de température positif. [0030] La figure 6 représente un dispositif limiteur d'intensité pour lequel les moyens échangeurs de chaleur comportent des ailettes. [0031] La figure 7 représente un dispositif limiteur d'intensité pour lequel les moyens échangeurs de chaleur comportent des caloducs. [0032] La figure 8 représente un procédé de mise en oeuvre du dispositif limiteur d'intensité. [0033] La figure 9 représente les étapes de régulation d'un procédé de mise en oeuvre du dispositif limiteur d'intensité. [0034] La figure l0 représente un dispositif limiteur d'intensité comportant des moyens de régulation de la température sur une partie longitudinale dudit élément et des moyens de régulation de l'intensité du courant, [0035] La figure 11 représente un mode de réalisation du dispositif limiteur d'intensité et des moyens de régulation associés, les moyens de régulation agissant sur des cellules à effet Peltier. DESCRIPTION DETAILLEE [0036] Le dispositif limiteur de courant 1 représenté à la figure 1 est connecté sur une ligne électrique 2. Le dispositif limiteur comprend un élément en matériau à coefficient de température positif 3 et deux électrodes 4 et 5 disposées solidairement sur des parties opposées de l'élément. Le dispositif limiteur comporte également des moyens échangeurs de chaleur symbolisés par des parallélépipèdes en pointillés et ayant les références numériques 6 et 7. Ces moyens échangeurs permettent le transfert de calories avec les parties longitudinales de l'élément. [0037] L'élément en matériau CTP peut présenter n'importe quelle forme allongée. A titre d'exemple, l'élément en matériau CTP peut présenter une forme cylindrique, tubulaire ou parallélépipédique. Les moyens échangeurs de chaleur peuvent échanger de la chaleur avec l'ensemble ou une partie des parties longitudinales de l'élément. Avantageusement, les moyens échangeurs échangent de la chaleur avec les parties longitudinales externes de l'élément. Dans le cas d'un élément ayant une forme creuse, par exemple une forme tubulaire, les moyens échangeurs de chaleur peuvent échanger de la chaleur avec les parties longitudinales internes de l'élément. [0038] Dans le mode représenté à la figure 1, l'élément en matériau à coefficient de température positif présente une forme parallélépipédique et les moyens échangeurs sont disposés sur les deux faces longitudinales de l'élément dont la surface est la plus grande. 10039] L'élément 3 en matériau CTP est également représenté de manière isolée à la figure 2. Celle-ci montre, plus particulièrement, l'une des deux parties opposées les plus distantes 8, sur lesquelles sont disposées les électrodes, et deux des parties longitudinales 9 et 10 de l'élément. Dans le mode des figures 1 et 2, les faces longitudinales sur lesquelles sont disposées les échangeurs de chaleur sont celles présentant les surfaces les plus grandes, c'est à dire la face longitudinale référencée 10 de la figure 2 et la face opposée non visible. Dans le cas d'un élément en matériau CTP de forme parallélépipédique comportant les trois dimensions suivantes : une longueur, une largeur et une épaisseur, et en posant que l'épaisseur est la plus petite de ces trois dimensions, les électrodes peuvent être disposées sur les faces opposées séparées par une distance égale à la longueur ou à la largeur de l'élément. 10040] La configuration allongée de l'élément en matériau CTP et la disposition des électrodes sur les parties opposées les plus distantes 8 de l'élément confèrent à cet élément une résistance électrique intrinsèque qui est plus grande que celle d'un élément de même volume, présentant une configuration aplatie, et portant des électrodes sur les parties opposées les moins distantes. Une fonction des moyens échangeurs de chaleur 6 et 7 est d'extraire la chaleur générée par la résistance électrique que constitue l'élément en matériau CTP. Ainsi, malgré la valeur plus élevée de la résistance électrique liée à la forme allongée de l'élément en matériau CTP, la température de cet élément peut être maintenue au-dessous de la température de transition du matériau CTP, de sorte que l'ensemble ou une grande partie de l'élément reste dans un état non transité lors d'un fonctionnement nominal. De cette façon, la résistance électrique de l'élément en matériau CTP est maintenue à son niveau sensiblement le plus bas, ce qui autorise la circulation d'un courant nominal relativement élevé sans augmentation significative de cette résistance électrique. 10041] En d'autres termes, la configuration allongée de l'élément en matériau CTP combinée à la présence des échangeurs de chaleurs sur les parties longitudinales 10 dudit élément permet la circulation d'un courant nominal d'intensité relativement élevé. 10042] Le dépassement d'un seuil d'intensité entraînant un changement d'état au coeur de l'élément en matériau CTP se traduit par des variations de la température et de la résistance électrique à l'intérieur de l'élément. Les distributions de la température 11 et de la résistance électrique 12 le long d'un axe latéral de l'élément sont représentées à la figure 3. Les variations de la température sont régies par l'efficacité de l'échange thermique réalisé par les échangeurs de chaleur sur les parties longitudinales de l'élément CTP. Dans le cas représenté à la figure 3, on observe que la température est plus basse sur les parties longitudinales de l'élément CTP, ce qui correspond aux zones de l'élément dans lesquelles l'échange thermique est maximum. Les changements rapides de la résistance électrique de l'élément sont générés par les variations de la température dans une plage de température comportant la température de transition du matériau CTP. La résistance électrique présente une valeur minimale sur les parties longitudinales de l'élément, ce qui correspond à des zones d'échange thermique maximum dans lesquelles la température est inférieure à la température de transition du matériau CTP. La résistance électrique présente une valeur maximale dans une zone centrée sur l'axe longitudinal de l'élément, ce qui correspond à une zone d'échange thermique minimum dans laquelle la température est supérieure à la température de transition du matériau CTP. [0043] Le positionnement des électrodes sur des parties opposées choisies parmi les parties opposées les plus distantes de l'élément en matériau CTP permet d'appliquer un champ électrique plus important sur ces électrodes. Ainsi, la tenue électrique du dispositif limiteur de courant est améliorée. Le dispositif limiteur de courant peut être mis en oeuvre avec une tension appliquée à ses électrodes supérieure à 500 Volts, voire allant jusqu'à 30 000 Volts. [0044] Les représentations des figures 4 et 5 du dispositif limiteur de courant permettent d'illustrer l'évolution de la zone de l'élément en matériau CTP subissant un changement d'état. Ce changement d'état se produit quand l'intensité du courant dépasse un seuil d'intensité au-delà duquel l'échauffement par effet Joule fait passer la température de l'élément à une valeur supérieure à la température de transition du matériau CTP. [0045] Plus précisément, lorsque le courant dépasse ce seuil d'intensité, les moyens échangeurs de chaleur ne peuvent plus maintenir la température de l'élément au-dessous de la température de transition du matériau CTP. Il se forme alors un noyau 21 dans lequel le matériau CTP passe à l'état transité lui conférant une augmentation de sa résistance électrique. La présence de ce noyau conduit à une augmentation de la densité de courant dans les zones non transitées, ce qui entraîne une élévation de la température dans cette zone non à l'état transité. De ce fait, une partie entourant le noyau à l'état transité peut, à son tour, passer à l'état transité, si sa température est supérieure à la température de transition du matériau CTP. Ce phénomène entraîne ainsi une croissance progressive du noyau à l'état transité, jusqu'à ce qu'il s'établisse un équilibre thermique entre l'élément en matériau CTP et les moyens échangeurs de chaleur. En d'autres termes, la croissance progressive du noyau à l'état transité a lieu jusqu'à ce que l'énergie absorbée par les moyens échangeurs de chaleur soit suffisante pour maintenir la zone à l'état non transité restante, à une température inférieure à la température de transition du matériau CTP. Ainsi, comme cela est représenté dans les figures 4 et 5, le contour du noyau de matériau à l'état transité croît rapidement en passant de la situation représentée en 21 pour évoluer vers une situation représentée en 23, en passant par une situation intermédiaire représentée en 22.

100461 Les représentations des figures 4 et 5 montrent également que la zone à l'état transité et les zones à l'état non transité, s'étendent dans la même direction que l'axe longitudinal de l'élément en matériau CTP. Cette direction correspond à la direction des lignes de courant circulant dans l'élément. Ainsi, du fait que la zone transitée s'étend sensiblement sur la totalité d'une des plus grandes dimensions de l'élément et que les électrodes sont disposées sur les parties opposées choisies parmi les plus éloignées de l'élément, la tenue électrique de l'élément en matériau CTP est améliorée. [00471 Du fait que le changement d'état de l'élément en matériau CTP a lieu au coeur de cet élément, les lignes de courant ont tendance à être repoussées sur les parties longitudinales de l'élément. Il se trouve que ces parties longitudinales correspondent aux surfaces les plus larges de l'élément et qu'elles ne sont pas recouvertes par les électrodes. Ainsi, l'échange thermique est non seulement maximisé, mais il est aussi appliqué à une zone de l'élément dans laquelle la densité de courant est la plus importante. De surcroît, la présence des échangeurs de chaleur sur ces parties longitudinales permet de mieux contrôler les échanges thermiques et donc, de mieux maîtriser le comportement électrique du limiteur de courant. Avantageusement, l'élément en matériau CTP est de faible épaisseur, ce qui rend l'échange de chaleur plus efficace, et permet un passage à l'état transité plus rapide.

100481 L'élément en matériau CTP peut comporter tout composé connu de l'homme du métier conférant les propriétés attendues des matériaux CTP. L'élément en matériau CTP comporte, de préférence, un composé en polymère. Ce polymère peut être chargé de noir de carbone conducteur. 10049] Les électrodes sont disposées sur l'élément en matériau CTP de façon à obtenir un bon contact électrique et à minimiser les contraintes mécaniques générées par la dilatation du matériau CTP. Les électrodes sont avantageusement conçues de manière à favoriser l'évacuation de chaleur à l'interface entre les électrodes et l'élément en matériau CTP et à réduire ainsi le risque d'atteindre la température de transition à cet endroit. Les électrodes sont généralement des pièces métalliques noyées dans le matériau CTP ou bien appliquées sur ce matériau dans des conditions permettant de garantir une bonne adhérence. La surface métallique des électrodes en contact avec le matériau CTP peut avoir subi un traitement chimique ou mécanique permettant d'augmenter sa surface effective, ce qui permet d'optimiser la circulation électronique à l'interface entre l'électrode et le matériau CTP. ]0050] Dans le dispositif limiteur de courant représenté à la figure 6, les moyens échangeurs de chaleur comportent des ailettes 51 disposées sur les plus grandes faces longitudinales de l'élément en matériau CTP. Les ailettes permettent d'augmenter la surface apparente des parties longitudinales de l'élément en matériau CTP. Ces ailettes peuvent être balayées par un courant d'air généré par convection naturelle ou par une ventilation forcée, comme indiqué par la flèche 52 symbolisant un flux d'air. ]0051] Dans le dispositif limiteur de courant représenté à la figure 7, les moyens échangeurs de chaleur comportent des caloducs 61 disposés sur les plus grandes faces longitudinales de l'élément en matériau CTP. Les caloducs 61 sont reliés à des plaques déportées 62 permettant d'échanger de la chaleur avec l'environnement extérieur par convection naturelle ou par une ventilation forcée, comme indiqué par la flèche 63 symbolisant un flux d'air. ]0052] Dans le dispositif limiteur de courant représenté à la figure 11, les moyens échangeurs de chaleur comportent des cellules à effet Peltier 91 disposées sur les plus grandes faces longitudinales 10 de l'élément 3 en matériau CTP. Ces cellules sont de dimensions appropriées et sont alimentées par un courant d'alimentation afin de maintenir la température des faces longitudinales à une valeur donnée. 10053] L'interface entre les échangeurs de chaleur et l'élément en matériau CTP peut être réalisée en tout matériau thermiquement conducteur et électriquement isolant connu de l'homme du métier. Afin de ne pas s'opposer à la dilatation du polymère, les échangeurs de chaleur peuvent être fixés aux faces longitudinales de l'élément en matériau CTP par une interface souple pouvant comporter, par exemple, un film thermoconducteur ou de la graisse thermique. 10054] Le procédé de mise en oeuvre du dispositif limiteur de courant est représenté à la figure 8 et comporte une étape 71 de circulation d'un courant à travers l'élément en matériau CTP dans le sens de l'une de ses plus grandes dimensions, par exemple sa longueur, et une étape 72 d'échange de la chaleur avec une partie longitudinale dudit l'élément. 10055] Le procédé de mise en oeuvre du dispositif limiteur de courant peut comporter des étapes de régulation de la température et/ou de traitement des surintensités. Le processus représenté à la figure 9 comprend une régulation de la température comportant : - une étape 73 de mesure de la température de la partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif, - une étape 74 de comparaison de la mesure de la température avec au moins une 20 consigne, et - une étape 75 d'action sur les moyens échangeurs de chaleur pour chauffer ou refroidir ladite partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif. 10056] Le processus représenté à la figure 9 comprend, en outre, un traitement des surintensités comportant : 25 - une étape 76 de mesure du courant, - une étape 77 de comparaison de la mesure du courant ou de l'énergie calculée à partir de ladite mesure de courant avec une valeur seuil, et l'étape 75 d'action sur les moyens échangeurs de chaleur pour chauffer ou refroidir ladite partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif. [0057] Notons que les étapes de mesure 76 et de comparaison 77 correspondent à la détection d'une surintensité. Notons également que, dans un autre mode de réalisation, l'étape de traitement des surintensités peut être une étape de régulation du courant comportant la mesure du courant, une comparaison du courant avec une consigne et l'action sur les moyens échangeurs de chaleur pour chauffer ou refroidir ladite partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif afin de maintenir le courant égal à la consigne. [0058] Le dispositif limiteur de courant est représenté à la figure 10 avec des moyens de traitement des surintensités et des moyens de régulation de la température sur des parties longitudinales de l'élément en matériau CTP. [0059] Les moyens dédiés à la régulation de la température représentés à la figure 10 comportent des moyens de mesure 81 de la température des parties longitudinales de l'élément en matériau CTP, des moyens de traitement 82 permettant notamment la comparaison de la température mesurée avec une consigne 83, et des moyens 84 d'action sur les moyens échangeurs de chaleur pour chauffer et/ou refroidir les parties longitudinales de l'élément en matériau CTP. [0060] Dans le cas de faibles surintensités, par exemple de l'ordre de 1,5 à 3 fois l'intensité nominale, la résistance électrique de l'élément en matériau CTP peut augmenter sans que l'élément atteigne un état complètement transité. La puissance électrique alors dissipée peut entraîner une élévation de température incompatible avec l'environnement de l'élément en matériau CTP. Aussi, les moyens de régulation de la température sur des parties longitudinales de l'élément en matériau CTP pourront permettre de pallier ce problème. [0061] Par ailleurs, les parties longitudinales de l'élément en matériau CTP présentant une surface importante non recouverte par des électrodes, constituent une surface d'échange thermique appropriée pour contrôler la température en surface de l'élément en matériau CTP. L'utilisation de moyens d'action sur les moyens échangeurs de chaleur, pour chauffer et/ou refroidir ces parties longitudinales de l'élément en matériau CTP, permet de chauffer l'élément en matériau CTP pour augmenter considérablement les zones transitées, et donc accroître la résistance de l'élément dans le cas d'une surintensité. De la même façon, l'utilisation de ces moyens d'action sur les moyens échangeurs de chaleur permet de refroidir l'élément en matériau CTP pour diminuer les zones transitées, et donc minimiser la résistance de l'élément dans le cas d'un fonctionnement avec un courant nominal. [0062] Ainsi, la maîtrise de la température en fonctionnement nominal d'une part, et en présence d'une surintensité d'autre part, contribue à réduire les pertes électriques de l'élément en matériau CTP, à garantir la tenue en tension élevée à l'état transité, à l0 augmenter sa durée de vie et à sécuriser l'utilisation de l'élément en matériau CTP.[0063] Les moyens dédiés au traitement des surintensités représentés à la figure 10 comportent des moyens de mesure du courant 85, des moyens de traitement 86 permettant notamment la comparaison du courant mesuré ou de l'énergie calculée à partir dudit courant avec une valeur seuil 87 et les moyens d'action 84 sur les moyens échangeurs de 15 chaleur, pour chauffer et/ou refroidir les parties longitudinales de l'élément en matériau CTP. [0064] Les moyens d'action sur les moyens échangeurs de chaleur peuvent être tout moyen connu de l'homme du métier permettant de chauffer et/ou de refroidir les parties longitudinales de l'élément en matériau CTP par l'intermédiaire des moyens échangeurs. 20 [0065] Dans le mode représenté à la figure 11, des cellules à effet Peltier sont utilisées comme moyens échangeurs de chaleur. Dans ce cas, les moyens d'action agissent, d'une part, sur la puissance de l'alimentation de ces cellules afin d'établir la puissance de chauffage ou de refroidissement et, d'autre part, sur la polarité du courant d'alimentation de ces cellules pour établir un chauffage ou un refroidissement 25 [0066] Le dispositif limiteur de courant représenté à la figure 11 comporte deux cellules à effet Peltier 91 et une boucle de régulation de la température de l'élément en matériau CTP, ce qui lui permet d'assurer sa fonction de limiteur de courant avec le maximum d'efficacité. [0067] La régulation de la température comporte : - une mesure de la température 92 sur une face longitudinale de l'élément en matériau CTP, - un conditionnement électrique 93 de la température mesurée, - une comparaison 94 de la température mesurée avec une consigne de température 95, et - une action 96 sur l'amplitude de l'alimentation et sur la polarité du courant d'alimentation des cellules à effet Peltier pour établir la puissance de chauffage ou de refroidissement. [0068] Le dispositif limiteur d'intensité représenté à la figure 11, comporte, en outre, une boucle de traitement des surintensités agissant sur les moyens échangeurs de chaleur. 10069] Le traitement des surintensités comporte : -une mesure du courant 97, une comparaison 98 du courant ou de l'énergie calculée à partir dudit courant avec une valeur seuil 99, et - l'action 96 sur l'amplitude de l'alimentation et sur la polarité du courant d'alimentation 15 des cellules à effet Peltier pour établir la puissance de chauffage ou de refroidissement. [0070] Dans le procédé de régulation représenté à la figure 1 1, l'étape de traitement des surintensités permet de déclencher l'échauffement des cellules à effet Peltier pour accélérer le passage à l'état transité, et l'étape de régulation de température permet, dans l'état non transité de l'élément en matériau CTP, de maintenir la température dans la partie 20 longitudinale de l'élément en matériau CTP dans une plage opératoire délimitée par un minimum et/ou un maximum, en dehors de laquelle il existe un risque de détérioration dudit l'élément. [0071] Le dispositif limiteur d'intensité fonctionne de la même façon qu'il soit parcouru par un courant alternatif ou par un courant continu, du fait que le changement des 25 caractéristiques électriques et mécaniques du matériau CTP ne dépend que de sa température.

100721 De surcroît, les performances électriques de l'élément en matériau CTP sont définies par rapport à chaque application, en modifiant ses dimensions géométriques et/ou la composition du matériau CTP. Ainsi, en fonction des applications visées, il est possible de privilégier la tenue en tension ou la faible résistance en fonctionnement nominal.5

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif limiteur de courant (1) destiné à être connecté sur une ligne électrique (2), ledit dispositif comprenant un élément (3) en matériau à coefficient de température positif et deux électrodes (4, 5) disposées solidairement sur des parties opposées dudit élément, caractérisé en ce que l'élément en matériau à coefficient de température positif a une forme allongée, les électrodes étant disposées sur des parties opposées (8) choisies parmi les parties opposées les plus distantes dudit élément, et en ce que ledit dispositif comprend des moyens échangeurs de chaleur (6, 7) échangeant de la chaleur avec au moins une partie longitudinale (10) dudit l'élément.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes sont disposées sur les parties opposées (8) les plus distantes dudit élément.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance entre les parties opposées les plus distantes de l'élément en matériau à coefficient de température positif, sur lesquelles sont disposées les électrodes, est supérieure à cinq fois la distance maximum entre les parties opposées les moins distantes dudit élément.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément en 20 matériau à coefficient de température positif comporte un composé en polymère.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément (3) en matériau à coefficient de température positif présente une forme parallélépipédique, les moyens échangeurs (6, 7) étant disposés sur au moins une face longitudinale (10) dudit 25 élément dont la surface est la plus grande.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens échangeurs de chaleur comportent des ailettes (51). 30

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens échangeurs de chaleur comportent des caloducs (61). 16

8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens échangeurs de chaleur comportent au moins une cellule à effet Peltier (91).

9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation de la température (81, 82, 83, 84 ; 92, 93, 94, 95, 96) sur une partie longitudinale (8) de l'élément agissant sur les moyens échangeurs de chaleur (6, 7 ; 91).

10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traitement des surintensités (85, 86, 87, 84 ;97, 98, 99, 96) dotés de moyens de détection de surintensité et de moyens d'action sur les moyens échangeurs de chaleur (6, 7 ; 91).

11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens échangeurs de chaleur (6, 7) sont couplés à l'élément (3) en matériau à coefficient de température positif par un matériau thermiquement conducteur et électriquement isolant.

12. Disjoncteur comprenant au moins un conducteur principal caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif limiteur de courant selon l'une des revendications 1 à 10 connecté en série avec ledit conducteur principal pour limiter le courant lorsqu'un seuil de courant ou de température est dépassé.

13. Procédé de limitation d'un courant à l'aide d'un élément en matériau à coefficient de température positif, caractérisé en ce qu'il comporte : la circulation d'un courant à travers l'élément en matériau à coefficient de température positif dans le sens de l'une de ses plus grandes dimensions (71), et l'échange de la chaleur avec une partie longitudinale dudit élément (72).30

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'échange de chaleur comporte une régulation de la température (81, 82, 83, 84 ; 92, 93, 94, 95, 96) de la partie longitudinale dudit élément agissant sur les moyens échangeurs de chaleur (6, 7 ; 91).

15. Procédé selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce qu'il comporte un traitement des surintensités comprenant une détection de surintensité (85, 86, 87 ; 97, 98, 99) et l'action (84 ; 96) sur les moyens échangeurs de chaleur (6, 7 ; 91).

16. Procédé selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que la régulation de la température comporte : une étape (73) de mesure de la température (81 ; 92) de la partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif, une étape (74) de comparaison de la mesure de la température (82 ; 94) avec au moins une consigne, et une étape d'action (84 ; 96) sur les moyens échangeurs de chaleur pour chauffer ou refroidir ladite partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif.

17. Procédé selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que le traitement des surintensités comporte : une étape (76) de mesure du courant (85 ; 97), une étape (77) de comparaison de la mesure de courant ou de l'énergie calculée à partir de ladite mesure de courant (86 ; 98) avec une valeur seuil, et l'étape d'action (84 ; 96) sur les moyens échangeurs de chaleur pour chauffer ou refroidir ladite partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif.

18. Procédé selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que l'échange de chaleur est réalisé par l'intermédiaire d'au moins une cellule à effet Peltier (91).

19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'étape de régulation de la 30 température et/ou l'étape de traitement des surintensités comporte, en outre, une action sur la polarité (84 ; 96) d'un courant d'alimentation de la au moins une cellule à effetPeltier pour chauffer ou refroidir ladite partie longitudinale de l'élément à coefficient de température positif.

20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'étape de régulation de la température et/ou l'étape de traitement des surintensités comporte une action sur l'amplitude du courant d'alimentation (84 ; 96) de la au moins une cellule à effet Peltier.

21. Procédé selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que : le courant ou l'énergie calculée à partir dudit courant est comparé à une valeur seuil, et la température dans la partie longitudinale dudit élément est maintenue dans une plage opératoire, en dehors de laquelle il existe un risque de détérioration dudit l'élément.15