FR3045970A3 - Dispositif de jonction pour conducteurs de barres omnibus - Google Patents

Dispositif de jonction pour conducteurs de barres omnibus Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de jonction (10) pour connecter des conducteurs (30) de barres omnibus qui comprend une pluralité de plaques isolantes (50), une pluralité de plaques conductrices (40) intercalées entre les barres isolantes (50) et un moyen de serrage (60) actionnable sur les plaques conductrices (40). Les plaques isolantes (50) s'étendent le long de plans parallèles et sont disposées espacées les unes par rapport aux autres, chaque plaque conductrice (40) possède une première surface (42) couplée à une plaque isolante (50) respective et une seconde surface (43) opposée qui fait face à la seconde surface (43) d'une plaque conductrice (40) couplée à une plaque isolante (50) suivante. Au moins une plaque conductrice (40) comporte des reliefs (44) qui font saillie depuis la seconde surface (43) en direction d'un logement (70) correspondant destiné à loger les barres du conducteur de barre omnibus et sont conçues pour être en contact avec les conducteurs (20, 30) des barres omnibus.

Description

DESCRIPTION
Domaine technique
La présente invention concerne un dispositif de jonction pour conducteurs de barres omnibus (en anglais « busbar ») ainsi que défini dans le préambule de la revendication 1.
Etat de la technique
La fourniture de conducteurs de barres omnibus pour la distribution d'électricité et la fourniture de dispositifs destinés à joindre entre eux divers segments de conducteurs de barres omnibus sont connues dans la technique. Un exemple de tels dispositifs est décrit dans le document EP 2507881.
Des barres omnibus avec des conducteurs de barre omnibus sont typiquement utilisées pour la distribution d'électricité dans des bâtiments industriels ou du secteur tertiaire, dans lesquels des charges de courants d'intensité significative sont destinées à être transportées, par exemple de quelques centaines à quelques milliers d'ampères. Ces courants nécessitent des conducteurs ayant des surfaces de section élevées afin de diminuer la résistance des conducteurs. Les avantages découlant de la réduction de la résistance des conducteurs consistent en une chute de tension réduite et des pertes moindres par effet Joule. À savoir, les pertes par effet Joule entraînent un échauffement indésirable des conducteurs, exposant ces conducteurs et les structures en contact avec eux à des risques d'incendie ou d'endommagement. L'échauffement des conducteurs augmente également la résistance, ce qui aggrave les dangers ci-dessus.
La forme de barre permet une utilisation plus efficace du matériau conducteur, contrairement aux câbles cylindriques dans lesquels le courant alternatif circule uniquement à travers la surface extérieure en raison de l'effet de peau. De plus, la forme de barre peut être efficace pour dissiper la chaleur générée par effet Joule.
Dans le but de produire des barres omnibus qui peuvent être adaptées à divers types de bâtiments et être facilement transportées, les fabricants proposent des segments conducteurs de longueurs prédéfinies. Une fois ces segments installés, un contact électrique est établi entre eux au moyen de dispositifs de jonction spéciaux.
Des dispositifs de jonction tels que ceux décrits dans le document cité plus haut sont des interfaces avec une pluralité de conducteurs de barres omnibus d'une première et d'une seconde barre omnibus. Dans des dispositifs de jonction de la technique antérieure une pluralité de plaques conductrices lisses sont fournies, chacune étant configurée pour un contact de surface avec des première et seconde barres, afin d'établir un contact électrique entre celles-ci. Des plaques isolantes sont également fournies dans des dispositifs de jonction en vue de prévenir les courts-circuits, et de séparer les conducteurs ayant des fonctions différentes, par exemple des conducteurs de phase, des conducteurs de neutre et des conducteurs de protection différents.
Les dispositifs de jonction ont des moyens de serrage pour tenir tous les éléments proches les uns des autres avec une pression de contact appropriée et pour apporter la rigidité structurale requise pour maintenir les conducteurs dans leurs logements même en présence de forces élevées, comme dans le cas d'un court-circuit.
Lorsqu'une charge électrique est appliquée à des systèmes de barres omnibus et des dispositifs de jonction ainsi que décrit ci-dessus, la température la plus élevée est détectée à proximité des dispositifs de jonction, en raison de la résistance causée par le contact de surface des plaques conductrices des dispositifs de jonction et des conducteurs de barres omnibus. Alors qu'une surface de contact élevée semble exister entre ces éléments, le contact électrique entre eux concerne uniquement une petite partie de ceux-ci. Le contact électrique est moins efficace lorsque les barres omnibus et les plaques conductrices ne sont pas parfaitement parallèles.
Ce problème peut fréquemment être encouru car les conducteurs de barres omnibus installés dans les barres omnibus sont habituellement très proches les uns des autres au niveau de leur partie centrale et ils doivent être espacés au niveau de leurs parties d'extrémité pour pouvoir s'ajuster dans le dispositif de jonction. En conséquence, les barres omnibus sont cintrées à proximité de leurs parties d'extrémité, et le procédé de cintrage amène facilement les extrémités des barres omnibus à perdre leur orientation parfaitement parallèle.
Qui plus est, le courant aura tendance à circuler uniquement à proximité des moyens de serrage, où la pression de contact est plus élevée. A distance des moyens de serrage les plaques conductrices et les barres omnibus peuvent diverger légèrement les unes des autres et leur contact peut être inadéquat. D'autres défauts de fabrication peuvent entraîner des imperfections dans les barres omnibus, qui ne sont pas totalement lisses.
En raison de ce qui précède, les dispositifs de jonction peuvent présenter des zones sans circulation de courant et des points avec une circulation de courant de densité élevée. Ceci entraînera des pertes de puissance considérables au niveau de ces points, entraînant réchauffement des dispositifs de jonction. Pour éviter l'endommagement du dispositif, celui-ci doit être de grande taille afin d'améliorer la dissipation de chaleur et d'augmenter la surface de contact. Une telle exigence de grande taille s'impose non seulement au dispositif de jonction, mais également à toutes les barres omnibus, qui sont également chauffées par conduction thermique. Ceci augmente les exigences en termes de matériau ainsi que les coûts de système qui en découlent.
RESUME DE L'INVENTION
Sous un aspect, l'invention concerne un dispositif de jonction pour conducteurs de barres omnibus dans lesquels des courants peuvent circuler à travers de larges surfaces, réduisant de ce fait la résistance de contact et les pertes par effet Joule qui entraînent des températures élevées dans les conducteurs. Selon la présente invention, des barres conductrices sont formées avec des reliefs, par exemples des bossages faisant saillie depuis la surface des plaques.
Avantages de l'invention
Il a été découvert que la température du dispositif de jonction et de toutes les barres omnibus diminue au niveau des reliefs prévus par l'invention.
Les reliefs de l'invention améliorent la répartition de la pression de contact générée par les moyens de serrage sur les plaques conductrices, assurant ainsi un contact effectif de la barre omnibus avec de multiples reliefs et, par suite, avec une surface plus large. Les propriétés mécaniques de ces reliefs leur permettent d'être légèrement déformés sous les charges de serrage exercées sur les plaques conductrices, en vertu de quoi chaque relief entre largement en contact avec une barre omnibus, même lorsque la barre omnibus n'est pas parfaitement parallèle à la barre omnibus.
En conséquence, la surface de contact réelle est plus importante que dans des dispositifs de jonction de la technique antérieure. Ceci réduira les pertes par effet Joule et diminuera la température dans le dispositif et les barres omnibus, impliquant de ce fait un risque moindre d'incendie. La présente invention nécessite en outre une plus faible quantité de matériau conducteur par rapport à des dispositifs de la technique antérieure dans lesquels on atteint les mêmes températures.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les caractéristiques et avantages de la présente invention seront apparents à partir de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation pratique possible, illustré en tant qu'exemple non limitatif dans l'ensemble des figures, dans lesquelles : - la Figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de jonction de conducteurs de barres omnibus selon la présente invention ; - la Figure 2 est une vue partiellement éclatée du dispositif de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue avant et partiellement en coupe du dispositif de la
Figure 2 ; - les Figures 4 et 5 montrent deux modes de réalisation d'un détail du dispositif de la Figure 1 ; et - la Figure 6 est une vue en perspective du dispositif de la Figure 1 dans un état de fonctionnement.
Description detaillee
En référence aux Figures 1 et 6, le nombre 10 désigne un dispositif de jonction pour conducteurs de barres omnibus selon la présente invention. Le dispositif de jonction 10 est conçu pour connecter des conducteurs d'une première barre omnibus 20 avec des conducteurs d'une seconde barre omnibus 30 en établissant un contact électrique entre ceux-ci. Chaque conducteur 20, 30 comprend une partie d'extrémité.
Chaque barre omnibus comprend de multiples conducteurs 20, 30 ayant des fonctions électriques différentes. Le nombre de conducteurs 20, 30 des barres omnibus peut varier en fonction du système de distribution d'électricité utilisé.
Dans un système de distribution d'électricité triphasé avec des barres omnibus de neutre et simples, la première barre omnibus comprend trois conducteurs de phase et un conducteur de neutre, et la seconde barre omnibus comprend trois conducteurs de phase et un conducteur de neutre.
Dans un système de distribution d'électricité avec des barres omnibus de neutre et doubles, la première barre omnibus comprend trois paires de conducteurs de phase et une paire de conducteurs de neutre, et la seconde barre omnibus comprend trois paires de conducteurs de phase et une paire de conducteurs de neutre.
Le dispositif de jonction 10 comprend une pluralité de plaques conductrices 40, une pluralité de plaques isolantes 50 et un moyen de serrage 60.
Le moyen de serrage 60 peut être commuté entre une position ouverte, dans laquelle il permet aux parties d'extrémité des conducteurs 20, 30 de barres omnibus d'être insérées dans le dispositif, et une position fermée dans laquelle il joint rigidement les conducteurs 20, 30 de barres omnibus au dispositif de jonction 10, comme illustré à la Figure 6.
Les plaques isolantes 50 ont de préférence une forme majoritairement rectangulaire, plus préférablement chaque plaque isolante 50 a la même taille que les autres plaques isolantes 50. Chaque plaque isolante 50 comporte au moins un orifice traversant 51 pour le passage du moyen de serrage 60.
Les plaques isolantes 50 s'étendent le long de plans parallèles et sont disposées de manière adjacente et espacée dans une direction X-X perpendiculaire aux plans des plaques isolantes. De préférence, les conducteurs 20, 30 des barres omnibus s'ajustent dans le dispositif de jonction 10 dans une direction Y-Y perpendiculaire à la direction X-X.
Chaque plaque isolante 50 a au moins une plaque isolante 50 adjacente correspondante, c'est-à-dire la plaque isolante 50 qui lui est la plus proche dans la direction X-X dans un sens ou dans le sens opposé. Les paires individuelles de plaques isolantes 50 sont de préférence espacées dans le sens X-X à distances égales. Le nombre de plaques isolantes intérieures 50 dépendra du nombre de conducteurs 20,30 de barres omnibus, c'est-à-dire du système de distribution d'électricité particulier.
De préférence, deux plaques extérieures 52 sont prévues, parallèles aux plaques isolantes 50. Plus préférablement, les plaques extérieures 52 sont des plaques métalliques. Chaque plaque extérieure 52 comporte au moins un orifice traversant pour le passage du moyen de serrage 60. Chaque plaque extérieure 52 a une plaque isolante 50 adjacente correspondante, tandis que chaque plaque isolante 50 intérieure a deux plaques isolantes 50 adjacentes correspondantes.
Les plaques conductrices 40 ont de préférence une forme majoritairement rectangulaire, plus préférablement chaque plaque conductrice 40 a la même taille que les autres plaques conductrices 40. Chaque plaque conductrice 40 comporte au moins un orifice traversant 41 pour le passage du moyen de serrage 60.
Les plaques conductrices 40 sont intercalées entre les plaques isolantes 50. En particulier, deux plaques conductrices 40 adjacentes correspondantes sont placées entre chaque paire de plaques isolantes 50 adjacentes. Chaque plaque conductrice 40 a une première surface 42 associée à une plaque isolante 50. Les premières surfaces 42 de deux plaques conductrices 40 adjacentes sont associées à deux plaques isolantes 50 différentes de la paire correspondante de plaques isolantes 50 adjacentes.
Chaque plaque conductrice 40 comporte une seconde surface 43 opposée à la première surface 42. Les secondes surfaces 43 de deux plaques conductrices 40 adjacentes se font face et sont espacées dans la direction X-X.
De ce fait, des logements 70 sont définis entre des paires de plaques conductrices 40 adjacentes, pour recevoir des parties d'extrémité de conducteurs 20, 30 de la première barre omnibus et de la seconde barre omnibus. En particulier, lorsque le moyen de serrage 60 est en position fermée, la partie d'extrémité d'un conducteur 20, 30 de barre omnibus est contenue dans un logement 70. Dans cette configuration (comme représenté à la Figure 6), le conducteur 20, 30 est en contact avec les secondes surfaces 43 de deux plaques conductrices 40 adjacentes, tandis que chacune de ces plaques conductrices 40 a sa surface 42 en contact avec une plaque isolante 50. Les plaques isolantes 50 fournissent une isolation électrique aux logements 70 conçus pour des conducteurs 20, 30 remplissant différentes fonctions électriques, ce qui permet d'éviter les courts-circuits. Par exemple, un logement 70 peut être conçu pour des conducteurs d'une phase donnée des première et seconde barres omnibus, ou il peut être conçu pour les conducteurs de neutre des deux barres omnibus.
Selon la présente invention, au moins une plaque conductrice 40 a des reliefs 44 qui font saillie depuis la seconde surface 43 en direction d'un logement 70 et sont conçus pour être en contact avec les conducteurs 20, 30 des barres omnibus lorsque le moyen de serrage 60 est dans la position fermée. Les reliefs 44 sont de préférence présents sur toutes les plaques conductrices 44.
Les reliefs 44 ont de préférence une force sensiblement circulaire le long de plans parallèles aux plans de positionnement des plaques conductrices, comme illustré aux Figures 4 et 5. On notera que les plans de positionnement des plaques conductrices 40 sont parallèles aux plans d'extension des plaques isolantes 50. Le diamètre à la base de chaque relief varie de préférence de 1 à 15 mm, plus préférablement de 2 à 10 mm. Les reliefs sortent de préférence depuis la seconde surface 43 d'une plaque conductrice 40 respective sur 0,1 à 3,0 mm, plus préférablement 0,5 à 1,5 mm.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les reliefs 44 sont organisés suivant un motif de damier avec des lignes et des colonnes, comme illustré aux Figures 4 et 5.
Les centres des reliefs 44 sont de préférence espacés de 10 à 30 mm, plus préférablement de 15 à 25 mm, dans une première direction. Une telle première direction doit être comprise comme une direction perpendiculaire aux colonnes du damier. En conséquence de ce qui précède, deux colonnes de reliefs 44 sont espacées de la distance susmentionnée.
Les centres des reliefs 44 sont de préférence espacés de 5 à 30 mm, plus préférablement de 10 à 25 mm, dans une seconde direction. Une telle seconde direction doit être comprise comme une direction perpendiculaire aux lignes du damier. En conséquence de ce qui précède, deux lignes de reliefs 44 sont espacées de la distance susmentionnée.
Le mode de réalisation des reliefs 44 ainsi qu'illustré aux Figures 4 et 5 comprend une pluralité de lignes et deux colonnes pour chaque région (comme expliqué plus en détail ci-après). Dans d'autres modes de réalisation, non représentés, plus de deux colonnes sont prévues. À mesure que le nombre de colonnes augmente, l'espace entre les reliefs 44 diminue.
Les reliefs 44 sont de préférence obtenus par déformation plastique des plaques conductrices 44. À titre d'exemple, les reliefs 44 sont obtenus par embossage des plaques conductrices 44. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les plaques conductrices sont constituées d'un matériau métallique, tel que l'aluminium (et ses alliages) ou le cuivre. Les extrémités des reliefs 44 opposées à la base de ceux-ci ont de préférence une partie plate.
Les reliefs 44 sont ménagés sur une première région 45 et une deuxième région 46 de la seconde surface 43. Les reliefs sont ménagés uniquement sur les première et deuxième régions susmentionnées. La première région 45 et la deuxième région 46 sont distinctes l'une de l'autre et reliées électriquement l'une à l'autre. Ces deux régions sont des parties distantes de la même plaque conductrice 40, comme illustré aux Figures 4 et 5.
Chaque logement 70 est conçu pour recevoir les parties d'extrémité d'au moins un conducteur de la première barre omnibus 20 et au moins un conducteur de la seconde barre omnibus 30. Lorsque ces parties d'extrémité sont insérées dans le dispositif de jonction 10 et que ce dernier est dans la position fermée, les conducteurs de la première barre omnibus 20 et de la seconde barre omnibus 30 sont en contact avec la première région 45 et la deuxième région 46, respectivement, des secondes surfaces 43 des deux plaques conductrices 40 pour le logement 70 dans lequel les conducteurs 20, 30 sont insérés.
Dans un mode de réalisation de l'invention, comme illustré par exemple à la Figure 5, la première région 45 et la deuxième région 46 comprennent des pluralités respectives de sous-régions 45a, 45b, 46a, 46b. Les reliefs de chaque sous-région sont conçus pour être en contact avec un conducteur respectif. Les sous-régions peuvent être distinguées les unes des autres, à l'intérieur de la même région, par une discontinuité dans le motif en damier de lignes et de colonnes des reliefs 44. Les sous-régions sont distinctes les unes des autres et reliées électriquement les unes aux autres. Dans chaque plaque conductrice 40, chaque sous-région 45a, 45b de la première région 45 est conçue pour être en contact avec un conducteur différent de la première barre omnibus, et chaque sous-région 46a, 46b de la deuxième région 46 est conçue pour être en contact avec un conducteur différent de la seconde barre omnibus. Ainsi, le dispositif peut être utilisé pour joindre des conducteurs de barres omnibus doubles.
Les plaques conductrices 40 comprennent une troisième région 47 entre la première région 45 et la deuxième région 46, dans la direction Y-Y. Les orifices 41 des plaques conductrices 40 sont situés à l'intérieur de la troisième région 47. Dans un mode de réalisation, par exemple comme illustré aux Figures 4, 5 et 6, chaque plaque conductrice 14 comporte de multiples orifices 41, alignés au sein de la troisième région 47 dans une direction Z-Z perpendiculaire aux directions X-X et Y-Y, et situés face à des orifices 51 correspondants dans les plaques isolantes.
Le moyen de serrage 60 comprend au moins un premier élément de serrage 61 qui s'étend à travers les orifices 51,41 des plaques isolantes 50, des plaques conductrices 40 et des plaques extérieures 52 dans la direction X-X. Le premier élément de serrage 61 comprend de préférence une vis ayant une tête 62 et une tige 63. Le moyen de serrage 60 comprend au moins un second élément de serrage 64 coopérant avec le premier élément de serrage 61 et avec les plaques extérieures 52 afin de serrer les plaques 40 contre les conducteurs 20, 30 des première et seconde barres omnibus. Le second élément de serrage 64 comprend de préférence un écrou.
Le moyen de serrage 60 comprend un premier élément de serrage 61 et un second élément de serrage 64, respectivement, pour chaque orifice de la plaque isolante.
Le spécialiste de la technique appréciera de toute évidence qu'un certain nombre de modifications et de variantes peuvent être apportées au dispositif de jonction pour conducteurs de barres omnibus décrit ci-dessus, afin de répondre à des exigences particulières, sans s'écarter du champ de l'invention, tel que défini dans les revendications ci-après.

Claims (10)

  1. Revendications
    1. Dispositif de jonction (10) pour connecter des conducteurs d'une première barre omnibus (20) avec des connecteurs d'une seconde barre omnibus (30), comprenant : - une pluralité de plaques isolantes (50) ; - une pluralité de plaques conductrices (40) intercalées entre les plaques isolantes (50) afin de définir des logements (70), entre des paires de plaques conductrices (40) adjacentes, pour recevoir des parties d'extrémité des conducteurs (20, 30) de la première barre omnibus et la seconde barre omnibus, - un moyen de serrage (60) actionnable au moins sur lesdites plaques conductrices (40) pour serrer ensemble lesdites plaques conductrices, dans lequel : - lesdites plaques isolantes (50) s'étendent le long de plans parallèles et sont espacées les unes des autres dans une direction (X-X) perpendiculaire aux plans des plaques isolantes (50), - chaque plaque conductrice (40) comporte une première surface (42) couplée à une plaque isolante respective (50) et une seconde surface opposée (43) qui fait face à la seconde surface (43) d'une plaque conductrice (40) couplée à une plaque isolante (50) suivante, - chaque plaque isolante (50) et chaque plaque conductrice (40) comporte au moins un orifice (51, 42), - ledit moyen de serrage (60) s'étend à travers lesdits orifices et peut être commuté entre une position ouverte, dans laquelle il permet aux parties d'extrémité des connecteurs (20, 30) de barres omnibus d'être insérées dans lesdits logements (70), et une position fermée dans laquelle il relie rigidement les conducteurs (20, 30) de barres omnibus au dispositif de jonction (10), caractérisé en ce que au moins une plaque conductrice (40) comporte des reliefs (44) faisant saillie depuis la seconde surface (43) en direction d'un logement correspondant (70) et conçus pour être en contact avec les conducteurs (20, 30) des barres omnibus.
  2. 2. Dispositif de jonction (10) tel que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel lesdits reliefs (44) ont une forme sensiblement circulaire le long de plans parallèles aux plans de positionnement desdites plaques conductrices.
  3. 3. Dispositif de jonction (10) tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits reliefs (44) sont pourvus sur une première région (45) et une seconde région (46) de ladite seconde surface (43), les reliefs (44) de la première région (45) étant conçus pour être en contact avec un premier conducteur et les reliefs (44) de la seconde région (46) étant conçus pour être en contact avec un second conducteur.
  4. 4. Dispositif de jonction tel que revendiqué dans la revendication 3, dans lequel lesdites première et seconde régions sont distinctes l'une de l'autre et reliées électriquement l'une à l'autre,
  5. 5. Dispositif de jonction (10) tel que revendiqué dans la revendication 3 ou 4, dans lequel lesdites plaques conductrices (40) comprennent une troisième région (47) entre la première région (45) et la seconde région (46), lesdits orifices (41) desdites plaques conductrices (40) étant situées à l'intérieur de ladite troisième région (47).
  6. 6. Dispositif de jonction (10) tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel ladite première région (45) et ladite seconde région (46) comprennent des pluralités respectives de sous-régions (45a, 45b, 46a, 46b), les reliefs de chaque sous-région (45a, 45b) étant conçus pour être en contact avec un conducteur respectif.
  7. 7. Dispositif de jonction tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits reliefs sortent de ladite seconde surface d'une plaque conductrice respective sur 0,1 à 3,0 mm, de préférence 0,5 à 1,5 mm.
  8. 8. Dispositif de jonction tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les reliefs sont organisés suivant un motif en damier, avec des lignes et des colonnes.
  9. 9. Dispositif de jonction (10) tel que revendiqué dans une quelconque revendication précédente, comprenant deux plaques extérieures (52), comprenant chacune au moins un orifice, ledit moyen de serrage (60) comprenant au moins un premier élément de serrage (61) qui s'étend à travers les orifices (51, 41) des plaques isolantes (50), des plaques conductrices (40) et des plaques extérieures (52) dans ladite direction perpendiculaire (X-X) et au moins un second élément de serrage (64) coopérant avec le premier élément de serrage (61) et avec les plaques extérieures (52) afin de serrer les plaques conductrices (40) contre les conducteurs (20, 30) des première et seconde barres omnibus.
  10. 10. Dispositif de jonction (10) tel que revendiqué dans la revendication 9, dans lequel chaque plaque isolante (50), chaque plaque conductrice (40) et chaque plaque extérieure (52) comporte une pluralité d'orifices, ledit moyen de serrage (60) comprenant des premier et second éléments de serrage respectifs pour chaque orifice desdites plaques isolantes (50), plaques conductrices (40) et plaques extérieures (52).
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