EP0782753B1 - Dispositif parafoudre - Google Patents

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EP0782753B1
EP0782753B1 EP95935989A EP95935989A EP0782753B1 EP 0782753 B1 EP0782753 B1 EP 0782753B1 EP 95935989 A EP95935989 A EP 95935989A EP 95935989 A EP95935989 A EP 95935989A EP 0782753 B1 EP0782753 B1 EP 0782753B1
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EP
European Patent Office
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lightning arrester
box
arrester
constituted
lightning
Prior art date
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EP95935989A
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German (de)
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EP0782753A1 (fr
Inventor
François Marie Girard
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Original Assignee
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H01C7/126—Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure

Definitions

  • the present invention relates to a device low voltage surge arrester of the type used in particular to protect equipment electronic.
  • a good arrester designed to protect against electronic devices must have three qualities essential. On the one hand it must have great current rise speed in order to divert quickly towards the ground the lightning energy which, without it, would destroy electronic equipment. The current rise speed will be all the more high as the inductance of the arrester will be low. he must then be able to keep enough long its effectiveness so that the diversion to the energy ground lasts long enough to allow the implementation of conventional means of logout. This period of effectiveness is all the more stronger than mechanical strength, in all directions, surge arrester is high. He must finally be able to be put in place and removed quickly of its support.
  • spark gaps are widely used to ensure such functions. These spark gaps have significant drawbacks, and especially that of being seriously delayed, so that in some cases, and particularly in the particularly violent lightning strikes and rapid deterioration of electronic devices occurs before grounding the lightning by the spark gap.
  • surge arresters which are used in high voltage power lines used for the distribution of electric current. In these energy lines, following the impedance of the power supply transformer placed upstream of the arrester, the currents developed can reach peak values of 6 to 25 kiloamperes for periods of the order of 100 milliseconds. In order to ensure the protection of installations it is essential that surge arresters used maintain grounding, as long as disconnecting devices, such as circuit breakers, did not themselves ensure breaking of the line. It is therefore particularly important at least delay the destruction of such surge arresters, until the devices are actuated disconnectors.
  • the components used in the constitution of lightning arresters are usually coated in housings resins which are mainly chosen for their insulating qualities. We know that, unfortunately the best insulating materials are with particularly mechanical qualities mediocre.
  • a surge arrester intended for the protection of overhead power lines which consists of a envelope containing a tube provided with lights longitudinal inside which are arranged varistors.
  • a silicone elastomer fills the empty parts of the envelope, between the periphery varistors and the inner face of the tube. The electrical contact is made at each ends of the tube.
  • the object of the present invention is to provide a lightning arrester having a high speed of current rise, and which has a resistance sufficient mechanics allowing it to delay its destruction until means of cutting off current such as disconnectors, etc. time to take action, this device being easier and faster to connect and disconnect.
  • the subject of the present invention is therefore a surge arrester device consisting of a housing, comprising two electrical contact terminals, formed at least one housing element, containing at least a protective element whose terminals are connected electrically at the contact terminals, this element being embedded in an insulating material contained in said housing element, characterized in that at less a mechanically resistant sleeve is interposed in the insulating material between the element of housing and the protective element and in that the housing consists of two housing elements electrically insulated from each other which constitute the two terminals of contact.
  • the housing consists of two housing elements and at least one of these has a bottom, or transverse wall, come in one piece with him, the electrical contact between the protective element and the housing element being made by said bottom.
  • the other housing element comprises also a bottom, or transverse wall, which is mechanically and electrically secured to it, the second terminal of the protective element being in electrical contact with said bottom.
  • the sleeve is made of fibers of glass or carbon fiber, woven.
  • the bodies of surge arrester which constitute one of the terminals of electrical connection can only have a homogeneous mechanical resistance over their entire periphery, since the body being conductive of the electric current it must necessarily include an insulating zone allowing passage to the second connection terminal. This discontinuity has the effect to weaken the body and thus decrease its explosion resistance.
  • the present invention makes it possible to compensate for the weakened area of the body of the arrester, making thus possible the realization of surge arresters having both the three qualities mentioned previously.
  • Figures 1 and la are schematic views representing two modes of use of a device arrester according to the invention in circuits that they are intended to protect.
  • FIG. 2 is a view in axial section and longitudinal of a first mode of implementation of a lightning arrester according to the invention.
  • Figures 3a to 3d are views showing schematically the different stages of a process of a lightning arrester device of the type of the one shown in figure 2.
  • FIG. 4 is a view in axial section and longitudinal of another embodiment of the lightning arrester according to the invention.
  • the surge arrester 4 has an impedance sufficient to behave like a neutral element, so that it does not interfere with the functioning of the device 1.
  • the surge arrester under the effect of a violent overvoltage due to lightning or a fault "medium voltage" (10 to 30 KV) in the circuit, the surge arrester then behaves like an element conductor so that it grounds 3 the current arriving via power line 2, short-circuiting thus the device 1, which ensures its protection.
  • FIG. la There is shown in Figure la a device arrester used to ensure the safety of a telephone line against overvoltages.
  • the circuit breaker device 5 is replaced by a 5 'current limiting device, such as for example a CTP element (with a coefficient of positive temperature), i.e. a component whose the impedance increases with the heating which it undergoes due to the current flowing through it by the surge arrester 4.
  • a 5 'current limiting device such as for example a CTP element (with a coefficient of positive temperature), i.e. a component whose the impedance increases with the heating which it undergoes due to the current flowing through it by the surge arrester 4.
  • the action of such a limiter is slow (in the order of a few milliseconds, or even a few seconds).
  • the lightning arrester 4 is made up electronic elements, such as for example zener diodes or varistors that have speeds high current rise, which makes them suitable for react almost instantaneously to overvoltages, and in any case well before the activation of the devices 5 'disconnectors or limiters.
  • the device lightning arrester being traversed, when the lightning phenomenon, by currents developing extremely high powers it is important that its mechanical strength is sufficient to allow it to resist these strong powers, at least for sufficient time to allow the devices disconnectors 5 or limiters 5 'to act.
  • the lightning arrester 4 consists of a housing 7 formed of two elements cylindrical housing, namely a first element of lower case 7a and a second element of upper case 7b. These two housing elements are separated by a distance e.
  • the housing element lower 7a comprises, in an area close to one of its ends, a bottom 9 which is formed of manufacturing.
  • the bottom 9 is pierced in the center with a orifice 10 into which one of the two engages connection tabs 11a of a protective element 13, essentially consisting of a zener diode.
  • This zener diode will most often consist of several silicon wafers 20, of dissipators 21 which are interposed between the silicon elements and an insulator of very high resistivity dielectric.
  • the upper housing element 7b has a pad 15, forming the bottom, which is fixed, for example by welding, on its internal wall at a distance close to one of its ends, if although it is rigidly held on the housing element 7b and in excellent contact electric with him.
  • the pad 15 is pierced in its center of an orifice 16 which receives the second leg of protection element llb connection 13.
  • the connection lugs 11a and 11b are respectively fixed by welding, or by any other process ensuring both their maintenance mechanical and good electrical contact with the bottom 9 and the tablet 15.
  • the internal volume delimited by the internal walls of the housing elements 7a, 7b, the bottom 9, the pad 15, and the external surface of the protective element 13 is filled with a resin 17, for example a thermosetting resin or epoxy.
  • the protective element 13 can of course be made of a component other than a diode zener, and we can thus call on a varistor. We can thus generally use so-called non-linear components, i.e. elements whose characteristic voltage / current ends with a plateau value.
  • the resin 17 is chosen on the one hand, for its qualities of insulation, but also on the other hand its qualities of adhesion with the elements of housing 7a, 7b as well as for its resistance qualities clean mechanics.
  • a tubular sleeve 19 is arranged in this volume, between the internal walls of the elements of housing 7a, 7b and the external wall of the element protection 13.
  • This sleeve 19 is made, for example, of glass fibers or carbon fibers which are of preferably braided.
  • the lightning protection device described above has a number of advantages over corresponding devices from the previous state of the technical, especially from the point of view of resistance mechanical explosion, from the point of view of connectivity, from the point of view of the manufacturing, and finally from the point of view of inductance.
  • the sleeve 19 ensures, through the resin curable 17, maintaining the housing elements 7a, 7b against the efforts and constraints exercising in particular in the longitudinal direction, when the surge arrester is traversed by a lightning current such as the energy released at the level silicon wafers 20 brings it into a state close to the explosion.
  • the sleeve 19 also exerts a resistance action against the forces exerted in a transverse direction, that is to say a direction perpendicular to the longitudinal axis yy 'of the arrester device, in particular in its central part where the spacing e provided between the two housing elements 7a and 7b to isolate them electrically constitutes a weakening zone of the arrester.
  • the sleeve 19 also performs another function, namely that of reducing (or even completely eliminating) the cracks that form in the resin, at small dimensions such as arc phenomena can no longer occur, thus avoiding rapid destruction of the arrester.
  • the present mode of implementation is interesting in that it uses connections particularly short electrical lengths, which promotes a high current rise speed. Furthermore, due to the cylindrical shape of the housing elements 7a and 7b, the electrical connection of the surge arrester element with the connection box in which it is mounted, is made so particularly effective. In addition, the shape cylindrical housing 7 allows a layout symmetrical active elements which contributes to further reduce the inductance.
  • the first step we start from a tube 12, the length a of which is equal to that of the surge arrester element when it is finished, and which has a bottom 9.
  • a connection lug is introduced. 11a of the protective element 13 inside the orifice 10, then said tab 11a is fixed, by welding, to the bottom 9.
  • the sleeve is placed 19 around the protective element 13, then the resin is poured inside the tube 12.
  • the pellet 15 is put in place, by introducing the second tab of connection 11b of the protective element 13 in the orifice 16 thereof.
  • a circular groove is made, by example by turning, in the center of the tube 12, so as to separate it into two housing elements 7a, 7b completely electrically isolated from each other.

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Description

La présente invention concerne un dispositif parafoudre basse tension du type utilisé notamment pour assurer la protection des matériels électroniques.
On sait que le phénomène de la foudre engendre des courants instantanés qui peuvent être extrêmement importants et peuvent atteindre dans certains cas 10.000 à 100.000 ampères avec des tensions pouvant atteindre de 10 à 20 millions de volts pendant des temps extrêmement courts. Afin d'assurer la protection contre la foudre des appareils électroniques, on intercale dans le circuit d'alimentation de ceux-ci des dispositifs parafoudres constitués de composants qui, en temps normal, se comportent comme des éléments neutres, mais qui, en cas de surtension violente due à la foudre, deviennent conducteurs et assurent ainsi l'isolation de l'appareil en dérivant vers le sol le courant généré par la foudre.
Un bon parafoudre destiné à protéger des appareils électroniques doit posséder trois qualités essentielles. D'une part il doit avoir une grande vitesse de montée en courant afin de détourner rapidement vers le sol l'énergie de la foudre qui, sans cela, détruirait le matériel électronique. La vitesse de montée en courant sera d'autant plus élevée que l'inductance du parafoudre sera faible. Il doit ensuite être en mesure de conserver suffisamment longtemps son efficacité pour que la dérivation vers le sol de l'énergie dure suffisamment longtemps pour permettre la mise en oeuvre de moyens classiques de déconnexion. Cette durée d'efficacité est d'autant plus forte que la résistance mécanique, dans toutes les directions, du parafoudre est élevée. Il doit enfin pouvoir être mis en place et retiré rapidement de son support.
On utilise habituellement, pour assurer de telles fonctions, des éclateurs à gaz. Ces éclateurs à gaz possèdent de notables inconvénients, et en particulier celui de présenter un retard important, si bien que, dans certains cas, et notamment dans le cas d'effets de foudre particulièrement violents et rapides, la détérioration des appareils électroniques se produit avant la mise à la terre du courant de foudre par l'éclateur.
On connaít également des dispositifs parafoudres constitués d'éléments tubulaires cylindriques renfermant des varistances et/ou des diodes zener, noyées dans une résine isolante. De tels dispositifs, doivent, dans un volume particulièrement réduit, être en mesure d'écouler vers la terre des courants impulsionnels très élevés tout en maintenant des tensions acceptables à leurs bornes. On constate ainsi que les puissances développées dans de tels systèmes parafoudres peuvent atteindre des valeurs excessivement élevées. Ainsi, une varistance a la possibilité d'écouler des courants de l'ordre de 5.000 ampères pendant des temps de l'ordre de 10 microsecondes, tout en maintenant la tension à ses bornes à une valeur de l'ordre de 1.500 volts. La puissance ainsi développée dans une telle varistance est de l'ordre de 7,5 mégawatts. De telles puissances développées pendant des temps extrêmement courts, dans des volumes aussi réduits, sont extrêmement difficiles à canaliser, si bien que les dispositifs parafoudres se comportent parfois comme de véritables "bombes" miniatures, avec pour conséquence, outre la destruction du dispositif parafoudre lui-même, celle des éléments électroniques qu'ils sont destinés à protéger.
On connaít également des parafoudres qui sont mis en oeuvre dans des lignes d'énergie haute tension utilisées pour la distribution du courant électrique. Dans ces lignes d'énergie, suivant l'impédance du transformateur d'alimentation en courant électrique disposé en amont du parafoudre, les courants développés peuvent atteindre des valeurs de crête de 6 à 25 kiloampères pendant des durées de l'ordre de 100 millisecondes. Afin d'assurer la protection des installations, il est essentiel que les parafoudres utilisés maintiennent la mise à la terre, tant que des dispositifs déconnecteurs, tels que des disjoncteurs, n'aient pas eux-mêmes assuré la coupure de la ligne. Il est donc particulièrement important d'au moins retarder la destruction de tels parafoudres, jusqu'à l'actionnement des dispositifs déconnecteurs. Or les composants utilisés dans la constitution des dispositifs parafoudres sont habituellement enrobés dans des boítiers constitués de résines qui sont essentiellement choisies pour leurs qualités d'isolants. On sait que, malheureusement les meilleurs matériaux isolants sont pourvus de qualités mécaniques particulièrement médiocres.
Les constructeurs de ce type de dispositifs ont donc été confrontés à la nécessité de renforcer la tenue mécanique des boítiers renfermant les composants en les rigidifiant et en noyant l'ensemble dans des résines durcissables isolantes.
Ces solutions ne donnent pas satisfaction en raison de ce que d'une part, elles s'avèrent dangereuses, et que d'autre part elles se révèlent peu efficaces, à la fois sur le plan de la résistance mécanique et sur le plan des caractéristiques électriques de l'appareil.
Ces solutions sont dangereuses du fait que la résine qui entoure la zone où est générée la puissance instantanée importante se fissure, ce qui favorise la naissance d'un arc électrique provoquant la carbonisation de cette résine. Le carbone ainsi produit assure la conductivité de l'électricité, et le courant issu de la surtension, ou d'un réseau d'énergie, passe dans celui-ci, échauffant rapidement la zone concernée, ce qui augmente la carbonisation de celle-ci et, par effet cumulatif, on est ainsi conduit à une destruction rapide du parafoudre, destruction pouvant même mettre le feu à l'environnement.
Ces solutions sont également peu efficaces, puisque la masse de résine, entre l'endroit où est générée la puissance instantanée et la zone où se situe l'enceinte rigide, constitue un matelas malléable et/ou élastique favorisant l'apparition de fissures créant ainsi des amorces de rupture diminuant les caractéristiques mécaniques du parafoudre.
On a également proposé dans le brevet FR-A-2 678 765 un parafoudre destiné à la protection des lignes électriques aériennes qui est constitué d'une enveloppe contenant un tube pourvu de lumières longitudinales à l'intérieur duquel sont disposées des varistances. Un élastomère de silicone remplit les parties vides de l'enveloppe, entre la périphérie des varistances et la face interne du tube. Le contact électrique s'effectue à chacune des extrémités du tube.
Un tel dispositif, s'il est satisfaisant dans le domaine de la protection des lignes électriques aériennes, ne l'est pas lorsqu'il s'agit d'assurer la protection d'appareils électroniques. En effet, d'une part le temps de réaction est trop élevé en raison des longueurs de connexion et des inductances trop élevées qui en résultent et, d'autre part, la protection physique contre l'explosion n'est pas assurée de façon suffisamment efficace, et dans certains cas elle est même recherchée pour réaliser des indicateurs de fin de vie du parafoudre.
Les solutions proposées par l'état antérieur de la technique sont également peu efficaces sur le plan de la vitesse de montée en courant du parafoudre. En effet, on sait que pour conserver son efficacité, un parafoudre doit présenter la propriété de se mettre en conduction rapidement, si bien que son inductance doit être particulièrement faible, de façon à ne pas retarder outre mesure sa mise en conduction. Dans les dispositifs de l'état antérieur de la technique, la présence d'une carcasse rigide oblige les constructeurs à réaliser une connectique complexe augmentant du même coup la longueur des connexions et donc l'inductance du parafoudre, ce qui fait perdre à celui-ci ses caractéristiques de mise en conduction rapide.
La présente invention a pour but de proposer un dispositif parafoudre possédant une grande vitesse de montée en courant, et qui possède une résistance mécanique suffisante lui permettant de retarder sa destruction jusqu'à ce que des moyens de coupure de courant tels que des déconnecteurs, etc.... aient le temps d'entrer en action, ce dispositif étant de plus facile et rapide à connecter et à déconnecter.
La présente invention a ainsi pour objet un dispositif parafoudre constitué d'un boítier, comportant deux bornes de contact électrique, formé d'au moins un élément de boítier, renfermant au moins un élément de protection dont les bornes sont reliées électriquement aux bornes de contact, cet élément étant noyé dans une matière isolante contenue dans ledit élément de boítier, caractérisé en ce qu'au moins un manchon, mécaniquement résistant, est intercalé dans la matière isolante entre l'élément de boítier et l'élément de protection et en ce que le boítier est constitué de deux éléments de boítier isolés électriquement l'un de l'autre qui constituent les deux bornes de contact.
Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, le boítier est constitué de deux éléments de boítier et l'un au moins de ceux-ci comporte un fond, ou paroi transversale, venu d'une pièce avec lui, le contact électrique entre l'élément de protection et l'élément de boítier se faisant par ledit fond. Dans une variante de ce mode de mise en oeuvre de l'invention, l'autre élément de boítier comporte également un fond, ou paroi transversale, qui est solidarisé mécaniquement et électriquement de celui-ci, la seconde borne de l'élément de protection étant en contact électrique avec ledit fond. Un tel mode de mise en oeuvre permet de réaliser une connexion particulièrement facile et rapide du parafoudre sur son support.
Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, le manchon est constitué de fibres de verre ou de fibres de carbone, tissées.
Il convient de remarquer que les corps de parafoudre qui constituent l'une des bornes de connexion électrique ne peuvent posséder une résistance mécanique homogène sur toute leur périphérie, puisque le corps étant conducteur du courant électrique il doit nécessairement comporter une zone isolante laissant le passage à la seconde borne de connexion. Cette discontinuité a pour effet de fragiliser le corps et de diminuer ainsi sa résistance à l'explosion.
La présente invention permet de compenser la zone de fragilisation du corps du parafoudre, rendant ainsi possible la réalisation de parafoudres possédant à la fois les trois qualités mentionnées précédemment.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel :
Les figures 1 et la sont des vues schématiques représentant deux modes d'utilisation d'un dispositif parafoudre suivant l'invention dans des circuits électriques qu'ils sont destinés à protéger.
La figure 2 est une vue en coupe axiale et longitudinale d'un premier mode de mise en oeuvre d'un dispositif parafoudre suivant l'invention.
Les figures 3a à 3d sont des vues représentant schématiquement les différentes étapes d'un procédé de réalisation d'un dispositif parafoudre du type de celui représenté sur la figure 2.
La figure 4 est une vue en coupe axiale et longitudinale d'un autre mode de mise en oeuvre du dispositif parafoudre suivant l'invention.
Ainsi que représenté sur la figure 1, lorsque l'on souhaite assurer la protection contre la foudre d'un appareil électronique 1 alimenté en courant par une ligne électrique 2, on dispose d'une part entre la terre 3 et la ligne électrique 2 un dispositif parafoudre 4 et, d'autre part, entre la ligne 2 et le dispositif parafoudre 4 un dispositif disjoncteur 5.
En cours de fonctionnement normal, le dispositif parafoudre 4 possède une impédance suffisante pour se comporter comme un élément neutre, si bien qu'il n'interfère pas sur le fonctionnement de l'appareil 1. Par contre, sous l'effet d'une surtension violente due à la foudre ou à un défaut "moyenne tension " (10 à 30 KV) dans le circuit, le parafoudre se comporte alors comme un élément conducteur, si bien qu'il met à la terre 3 le courant arrivant par la ligne électrique 2, court-circuitant ainsi l'appareil 1, ce qui assure sa protection.
On a représenté sur la figure la un dispositif parafoudre utilisé pour assurer la sécurité d'une ligne téléphonique contre des surtensions. Dans ce type d'utilisation, le dispositif disjoncteur 5 est remplacé par un dispositif limiteur de courant 5', tel que par exemple un élément CTP (à coefficient de température positif), c'est-à-dire un composant dont l'impédance augmente avec l'échauffement qu'il subit en raison du courant qui le traverse et qui s'écoule par le parafoudre 4. L'action d'un tel limiteur est lente (de l'ordre de quelques millisecondes, voire quelques secondes).
Le dispositif parafoudre 4 est constitué d'éléments électroniques, tels que par exemple des diodes zener ou des varistances qui ont des vitesses de montée en courant élevées, qui les rendent aptes à réagir de façon quasi-instantanée aux surtensions, et en tout cas bien avant l'activation des dispositifs déconnecteurs ou limiteurs 5'.
Comme mentionné précédemment, le dispositif parafoudre étant parcouru, lorsque se manifeste le phénomène de foudre, par des courants développant des puissances extrêmement élevées, il est important que sa tenue mécanique soit suffisante pour lui permettre de résister à ces fortes puissances, au moins pendant un temps suffisant pour permettre aux dispositifs déconnecteurs 5 ou limiteurs 5' d'agir.
Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention représenté sur la figure 2, le dispositif parafoudre 4 est constitué d'un boítier 7 formé de deux éléments de boítier cylindriques, à savoir un premier élément de boítier inférieur 7a et un second élément de boítier supérieur 7b. Ces deux éléments de boítier sont séparés par une distance e. L'élément de boítier inférieur 7a comporte, en une zone proche de l'une de ses extrémités, un fond 9 qui est formé de fabrication. Le fond 9 est percé en son centre d'un orifice 10 dans lequel vient s'engager l'une des deux pattes de connexion 11a d'un élément de protection 13, constitué essentiellement par une diode zener. Cette diode zener sera le plus souvent constituée de plusieurs pastilles de silicium 20, de dissipateurs 21 qui sont intercalés entre les éléments de silicium et d'un isolant de très forte résistivité diélectrique. L'élément de boítier supérieur 7b comporte une pastille 15, formant fond, qui est fixée, par exemple par soudure, sur sa paroi interne à une distance proche de l'une de ses extrémités, si bien qu'elle se trouve rigidement maintenue sur l'élément de boítier 7b et en excellent contact électrique avec lui. La pastille 15 est percée en son centre d'un orifice 16 qui reçoit la seconde patte de connexion llb de l'élément de protection 13. Les pattes de connexion 11a et 11b sont respectivement fixées par soudure, ou par tout autre procédé permettant d'assurer à la fois leur maintien mécanique et un bon contact électrique avec le fond 9 et la pastille 15. Le volume interne délimité par les parois internes des éléments de boítier 7a,7b, le fond 9, la pastille 15, et la surface externe de l'élément de protection 13 est rempli d'une résine 17, par exemple une résine thermodurcissable ou époxyde.
L'élément de protection 13 peut bien entendu être constitué d'un composant autre qu'une diode zener, et on pourra ainsi faire appel notamment à une varistance. On pourra ainsi de façon générale utiliser des composants dits non linéaires, c'est-à-dire des éléments dont la caractéristique tension/courant se termine par une valeur palier.
La résine 17 est choisie d'une part, pour ses qualités d'isolant, mais également d'autre part pour ses qualités d'adhérence avec les éléments de boítier 7a, 7b ainsi que pour ses qualités de résistance mécanique propres.
Un manchon tubulaire 19 est disposé dans ce volume, entre les parois internes des éléments de boítier 7a,7b et la paroi externe de l'élément de protection 13.
Ce manchon 19 est constitué, par exemple, de fibres de verre ou de fibres de carbone qui sont de préférence tressées.
Le dispositif parafoudre décrit précédemment possède un certain nombre d'avantages par rapport aux dispositifs correspondants de l'état antérieur de la technique, notamment du point de vue de la résistance mécanique à l'explosion, du point de vue de la connectique, du point de vue du procédé de fabrication, et enfin du point de vue de l'inductance.
En ce qui concerne la résistance mécanique, le manchon 19 assure, par l'intermédiaire de la résine durcissable 17, le maintien des éléments de boítier 7a, 7b à l'encontre des efforts et contraintes s'exerçant notamment dans le sens longitudinal, lorsque le dispositif parafoudre est parcouru par un courant de foudre tel que l'énergie dégagée au niveau des pastilles de silicium 20 l'amène dans un état proche de l'explosion.
Le manchon 19 exerce également une action de résistance à l'encontre des efforts s'exerçant dans une direction transversale, c'est-à-dire une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal yy' du dispositif parafoudre, notamment dans sa partie centrale où l'espacement e prévu entre les deux éléments de boítier 7a et 7b pour les isoler électriquement constitue une zone de fragilisation du parafoudre.
Par ailleurs il a été constaté que le manchon 19 assure également une autre fonction, à savoir celle de réduire (voire même de supprimer totalement) les fissures qui se forment dans la résine, à des dimensions faibles telles que les phénomènes d'arc électrique ne peuvent plus se produire, évitant ainsi la destruction rapide du parafoudre.
En ce qui concerne la connectique, on remarquera que le présent mode de mise en oeuvre est intéressant en ce qu'il fait appel à des connexions électriques de longueur particulièrement réduites, ce qui favorise une vitesse de montée en courant élevée. Par ailleurs, en raison de la forme cylindrique des éléments de boítier 7a et 7b, la connexion électrique de l'élément parafoudre avec le boítier de connexion dans lequel il est monté, est réalisée de façon particulièrement efficace. De plus, la forme cylindrique du boítier 7 autorise une disposition symétrique des éléments actifs ce qui contribue à réduire encore l'inductance.
En ce qui concerne le procédé de fabrication, du mode de mise en oeuvre du parafoudre décrit précédemment, un exemple montrant les quatre étapes essentielles de sa mise en oeuvre est illustré sur les figures 3a à 3d.
Au cours de la première étape (figure 3a), on part d'un tube 12, dont la longueur a est égale à celle de l'élément parafoudre une fois terminé, et qui comporte un fond 9. On introduit ensuite une patte de connexion 11a de l'élément de protection 13 à l'intérieur de l'orifice 10, puis l'on fixe, par soudure, ladite patte 11a sur le fond 9. Au cours de la seconde étape (figure 3b), on dispose le manchon 19 autour de l'élément de protection 13, puis l'on coule la résine à l'intérieur du tube 12. Au cours de la troisième étape (figure 3c), on met en place la pastille 15, en introduisant la seconde patte de connexion 11b de l'élément de protection 13 dans l'orifice 16 de celle-ci. On fixe alors par soudure, d'une part la pastille 15 sur le tube 12 et d'autre part la patte de connexion 11b sur la pastille 15. Au cours de la quatrième étape (figure 3d), on réalise une saignée circulaire, par exemple par tournage, au centre du tube 12, de façon à séparer celui-ci en deux éléments de boítier 7a,7b complètement isolés électriquement l'un de l'autre.
Les essais réalisés par la demanderesse ont établi qu'un tel dispositif parafoudre était en mesure de dériver vers la terre, l'énergie provenant de la foudre d'une part suffisamment rapidement pour empêcher la destruction des appareils électroniques, et d'autre part pendant un temps suffisamment long, avant destruction, pour que des moyens de coupure du courant de type conventionnel aient le temps d'être activés.
On peut bien entendu, suivant l'invention, associer, à l'intérieur du boítier 7 plusieurs éléments de protection 13a et 13b disposés soit en parallèle, comme représenté sur la figure 4, soit au contraire en série.
On peut également intercaler entre le boítier 7 et l'élément de protection 13 plusieurs manchons coaxiaux.

Claims (8)

  1. Dispositif parafoudre constitué d'un boítier (7), comportant deux bornes de contact électrique, formé d'au moins un élément de boítier (7a,7b), renfermant au moins un élément de protection (13) dont les bornes sont reliées électriquement aux bornes de contact, cet élément étant noyé dans une matière isolante (17) contenue dans ledit élément de boítier (7), caractérisé en ce que le boítier est constitué de deux éléments de boítier (7a,7b) isolés électriquement l'un de l'autre qui constituent les deux bornes de contact et en ce qu'au moins un manchon (19), mécaniquement résistant, est intercalé dans la matière isolante (17) entre les éléments de boítier (7) et l'élément de protection (13).
  2. Dispositif parafoudre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'un (7a) au moins de ces éléments de boítier (7a,7b) comporte un fond (9), ou paroi transversale formé d'une pièce avec lui, le contact électrique entre l'élément de protection (13) et l'élément de boítier (7a) se faisant par ledit fond (9).
  3. Dispositif parafoudre suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'autre élément de boítier (7b) comporte également un fond (15), qui est solidarisé mécaniquement et électriquement de celui-ci, la seconde borne (11b) de l'élément de protection (13) étant en contact électrique avec ledit fond (15).
  4. Dispositif parafoudre suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon (19) est constitué de fibres de verre tissées.
  5. Dispositif parafoudre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le manchon (19) est constitué de fibres de carbone tressées.
  6. Dispositif parafoudre suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de protection (13) est constitué de plusieurs composants non linéaires disposés en série.
  7. Dispositif parafoudre suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément de protection (13) est constitué de plusieurs composants non linéaires disposés en parallèle.
  8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs manchons (19) coaxiaux à l'axe longitudinal (yy') du boítier (7).
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