FR3140489A1 - Dispositif de protection contre les surtensions et procédé de fabrication d’un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif de protection (1) contre les surtensions et un dispositif de protection ainsi obtenu. Le procédé comporte les étapes suivantes : - connecter électriquement une première électrode (14) d’un premier élément de protection (6) à une première électrode (15) d’un deuxième élément de protection (7) au moyen d'un dispositif de déconnexion thermosensible (5), - fournir un dispositif coupe-arc (22) pré-assemblé comprenant une cassette (33), une lame isolante (34) montée mobile à l'intérieur de la cassette (33) et au moins un élément élastique (54, 55); - déplacer le dispositif coupe-arc (22) jusqu'à atteindre une position finale de montage dans laquelle le dispositif de déconnexion thermosensible (5) est en appui contre la lame isolante (34) et repousse ladite lame isolante (34) en direction d’une position rétractée. Figure à publier : 2
Description
L’invention se rapporte au domaine des dispositifs de protection contre les surtensions.
L’invention se rapporte notamment aux dispositifs de protection contre les surtensions comportant :
- d’une part, un dispositif de déconnexion thermosensible qui, dans un état connecté, relie électriquement au moins deux électrodes appartenant chacune à un élément de protection respectif et est apte à passer, en cas d’échauffement de l’un des éléments de protection, dans un état déconnecté dans lequel il n’assure plus la liaison électrique entre les deux électrodes, et,
- d’autre part, un dispositif coupe-arc qui comporte une lame isolante qui est apte à s’insérer entre les deux électrodes lorsque le dispositif de déconnexion thermosensible est à l’état déconnecté, ce qui permet d’éviter la formation d’arc-électrique entre lesdites électrodes.
- d’une part, un dispositif de déconnexion thermosensible qui, dans un état connecté, relie électriquement au moins deux électrodes appartenant chacune à un élément de protection respectif et est apte à passer, en cas d’échauffement de l’un des éléments de protection, dans un état déconnecté dans lequel il n’assure plus la liaison électrique entre les deux électrodes, et,
- d’autre part, un dispositif coupe-arc qui comporte une lame isolante qui est apte à s’insérer entre les deux électrodes lorsque le dispositif de déconnexion thermosensible est à l’état déconnecté, ce qui permet d’éviter la formation d’arc-électrique entre lesdites électrodes.
Pour la protection des équipements électriques contre les surtensions transitoires, pouvant avoir différentes origines, telles que la foudre ou des perturbations industrielles, par exemple, il est connu d’utiliser des dispositifs de protection contre les surtensions.
Les dispositifs de protection contre les surtensions sont destinés à être disposés en amont et en parallèle des équipements à protéger. Ils utilisent des éléments de protection, tels que des varistances ou des éclateurs à gaz par exemple, qui présentent la particularité d’avoir, à l’état normal, une impédance élevée et de devenir conducteur lorsqu’ils sont soumis à une surtension supérieure à un certain seuil, qui est supérieur à la tension normale de fonctionnement des équipements à protéger. Les éléments de protection permettent ainsi de dériver les surtensions.
Le document EP3244504 divulgue un tel dispositif de protection contre les surtensions qui en outre assure une déconnexion totale des éléments de protection, en fin de vie. Celui-ci comporte une varistance, un éclateur à gaz, une brasure thermofusible qui relie électriquement une électrode de l’éclateur et une électrode de la varistance et un organe de rappel qui exerce un effort de rappel tendant à éloigner la varistance et l’éclateur l’un de l’autre de manière que, lorsqu’une surtension traversant la varistance et l’éclateur provoque un échauffement de ceux-ci au-delà d’un seuil de température de sorte que la brasure thermofusible fond, les électrodes précitées sont séparées l’une de l’autre. Le dispositif de protection contre les surtensions comporte également un dispositif coupe-arc qui comporte une lame isolante qui est montée en rotation sur le boîtier du dispositif de protection et un ressort de torsion qui contraint la lame isolante contre la brasure thermofusible de sorte que lorsque celle-ci fond, ladite lame isolante se positionne entre l’éclateur et la varistance, empêchant ainsi l’apparition d’arc électrique.
Un tel dispositif de protection contre les surtensions n’est pas pleinement satisfaisant. En particulier, l’assemblage du dispositif coupe-arc sur le boîtier est délicat. En outre, la conception de ce dispositif de protection nécessite la mise en place du dispositif coupe-arc avant la réalisation des opérations de brasage permettant de lier les différents composants du dispositif de protection les uns aux autres. Aussi, la lame isolante du dispositif coupe-arc sollicite la brasure thermofusible lors des opérations de brasage ou, à défaut doit être maintenu en position lors de ces opérations, ce qui les rend encore plus délicates à réaliser.
Ainsi, une idée à la base de l’invention est de proposer un dispositif de protection contre les surtensions équipé d’un dispositif coupe-arc qui soit simple à fabriquer.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un procédé de fabrication d'un dispositif de protection contre les surtensions comportant les étapes suivantes :
- fournir au moins un premier élément de protection et un deuxième élément de protection comportant chacun une première électrode et une deuxième électrode ;
- connecter électriquement la première électrode du premier élément de protection à la première électrode du deuxième élément de protection au moyen d'un dispositif de déconnexion thermosensible, le dispositif de déconnexion thermosensible étant apte à passer, lorsque ledit dispositif de déconnexion thermosensible est soumis à une température dépassant un seuil, d’un état connecté vers un état déconnecté dans lequel la première électrode du premier élément de protection et la première électrode du deuxième élément de protection sont déconnectées l'une de l'autre ;
- fournir un dispositif coupe-arc pré-assemblé comprenant une cassette, une lame isolante montée mobile à l'intérieur de la cassette entre une position rétractée et une position déployée et au moins un élément élastique agencé pour rappeler ladite lame isolante par rapport à la cassette en direction de la position déployée;
- déplacer le dispositif coupe-arc par rapport au premier et au deuxième éléments de protection et au dispositif de déconnexion thermosensible jusqu'à atteindre une position finale de montage dans laquelle le dispositif de déconnexion thermosensible est en appui contre la lame isolante et repousse ladite lame isolante en direction de la position rétractée, la lame isolante étant, dans ladite position finale de montage du dispositif coupe-arc, apte à être déplacée par rapport à la cassette vers la position déployée et à s'introduire entre les premières électrodes du premier et du deuxième éléments de protection, lorsque le dispositif de déconnexion thermosensible passe à l'état déconnecté.
- fournir au moins un premier élément de protection et un deuxième élément de protection comportant chacun une première électrode et une deuxième électrode ;
- connecter électriquement la première électrode du premier élément de protection à la première électrode du deuxième élément de protection au moyen d'un dispositif de déconnexion thermosensible, le dispositif de déconnexion thermosensible étant apte à passer, lorsque ledit dispositif de déconnexion thermosensible est soumis à une température dépassant un seuil, d’un état connecté vers un état déconnecté dans lequel la première électrode du premier élément de protection et la première électrode du deuxième élément de protection sont déconnectées l'une de l'autre ;
- fournir un dispositif coupe-arc pré-assemblé comprenant une cassette, une lame isolante montée mobile à l'intérieur de la cassette entre une position rétractée et une position déployée et au moins un élément élastique agencé pour rappeler ladite lame isolante par rapport à la cassette en direction de la position déployée;
- déplacer le dispositif coupe-arc par rapport au premier et au deuxième éléments de protection et au dispositif de déconnexion thermosensible jusqu'à atteindre une position finale de montage dans laquelle le dispositif de déconnexion thermosensible est en appui contre la lame isolante et repousse ladite lame isolante en direction de la position rétractée, la lame isolante étant, dans ladite position finale de montage du dispositif coupe-arc, apte à être déplacée par rapport à la cassette vers la position déployée et à s'introduire entre les premières électrodes du premier et du deuxième éléments de protection, lorsque le dispositif de déconnexion thermosensible passe à l'état déconnecté.
Ainsi, la présentation du dispositif coupe-arc dans une forme pré-assemblée facilite la fabrication du dispositif de protection. En particulier, ceci permet au dispositif coupe-arc de n’être positionné par rapport aux premier et deuxième éléments de protection qu’après les opérations de connexion des premier et deuxième éléments de protection au moyen du dispositif de déconnexion thermosensible, ce qui facilite les opérations de réalisation du dispositif de déconnexion thermosensible.
Selon des modes de réalisation, un tel procédé de fabrication peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, l’élément élastique est également logé à l’intérieur de la cassette.
Selon un mode de réalisation, la deuxième électrode du premier élément de protection et la deuxième électrode du deuxième élément de protection sont chacune raccordées électriquement à une borne de connexion.
Selon un mode de réalisation, l’on monte, dans un boîtier, le premier élément de protection, le deuxième élément de protection et le dispositif coupe-arc dans la position finale de montage.
Selon un mode de réalisation, le boîtier comporte un socle et un capot.
Selon un mode de réalisation, le boîtier est configuré pour venir se fixer sur un rail de fixation.
Selon un mode de réalisation, la cassette comporte des glissières et lors du déplacement du dispositif coupe-arc par rapport aux premier et deuxième éléments de protection et au dispositif de déconnexion thermosensible, des portions en saillie de la première électrode du premier élément de protection et de la première électrode du deuxième élément de protection coulissent dans les glissières de la cassette.
Ainsi, les glissières ont, d’une part, une fonction de guidage du déplacement du dispositif coupe-arc par rapport aux premier et deuxième éléments de protection ce qui facilite le positionnement du dispositif coupe-arc et, d’autre part, permettent à la cassette du dispositif coupe-arc d’assurer ainsi une fonction de rigidification des liaisons entre les premier et deuxième éléments de protection.
Selon un mode de réalisation, la lame isolante est montée coulissante à l'intérieur de la cassette entre la position rétractée et la position déployée selon une direction qui est parallèle aux glissières.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit également un dispositif de protection contre les surtensions susceptible d’être obtenu par le procédé précité et comportant :
- au moins un premier élément de protection et un deuxième élément de protection comportant chacun une première électrode et une deuxième électrode, la première électrode du premier élément de protection et la première électrode du deuxième élément de protection étant connectée au moyen d'un dispositif de déconnexion thermosensible, le dispositif de déconnexion thermosensible étant apte à passer, lorsque ledit dispositif de déconnexion thermosensible est soumis à une température dépassant un seuil, d’un état connecté vers un état déconnecté dans lequel la première électrode du premier élément de protection et la première électrode du deuxième élément de protection sont déconnectées l'une de l'autre ;
- un dispositif coupe-arc pré-assemblé comprenant une cassette, une lame isolante montée mobile à l'intérieur de la cassette entre une position rétractée et une position déployée et au moins un élément élastique qui est agencé pour rappeler ladite lame isolante par rapport à la cassette en direction de la position déployée ; ledit dispositif coupe-arc étant positionné par rapport aux premier et deuxième éléments de protection et au dispositif de déconnexion thermosensible de manière que la lame isolante soit en appui contre le dispositif de déconnexion thermosensible et maintenu par celui-ci en position rétractée, ladite lame isolante étant configurée pour être déplacée par rapport à la cassette vers la position déployée et à s'introduire entre les premières électrodes du premier et du deuxième éléments de protection, lorsque le dispositif de déconnexion thermosensible passe à l'état déconnecté.
- au moins un premier élément de protection et un deuxième élément de protection comportant chacun une première électrode et une deuxième électrode, la première électrode du premier élément de protection et la première électrode du deuxième élément de protection étant connectée au moyen d'un dispositif de déconnexion thermosensible, le dispositif de déconnexion thermosensible étant apte à passer, lorsque ledit dispositif de déconnexion thermosensible est soumis à une température dépassant un seuil, d’un état connecté vers un état déconnecté dans lequel la première électrode du premier élément de protection et la première électrode du deuxième élément de protection sont déconnectées l'une de l'autre ;
- un dispositif coupe-arc pré-assemblé comprenant une cassette, une lame isolante montée mobile à l'intérieur de la cassette entre une position rétractée et une position déployée et au moins un élément élastique qui est agencé pour rappeler ladite lame isolante par rapport à la cassette en direction de la position déployée ; ledit dispositif coupe-arc étant positionné par rapport aux premier et deuxième éléments de protection et au dispositif de déconnexion thermosensible de manière que la lame isolante soit en appui contre le dispositif de déconnexion thermosensible et maintenu par celui-ci en position rétractée, ladite lame isolante étant configurée pour être déplacée par rapport à la cassette vers la position déployée et à s'introduire entre les premières électrodes du premier et du deuxième éléments de protection, lorsque le dispositif de déconnexion thermosensible passe à l'état déconnecté.
Selon un mode de réalisation, la cassette comporte des glissières dans lesquelles sont logées des portions en saillie de la première électrode du premier élément de protection et de la première électrode du deuxième élément de protection.
Selon un mode de réalisation, le dispositif coupe-arc comporte une butée destinée à arrêter le mouvement de la lame isolante dans la position déployée. La butée permet ainsi d’éviter que la lame isolante ne s’échappe de la cassette, avant que le dispositif coupe-arc ne soit assemblé avec les autres composants du dispositif de protection.
Selon un mode de réalisation, la butée est formée par un interrupteur destiné à être raccordé électriquement à un dispositif de télésignalisation. Ainsi, le dispositif coupe-arc intègre également une partie des éléments assurant la fonctionnalité de télésignalisation.
Selon un mode de réalisation, le premier élément de protection et le deuxième élément de protection sont respectivement une première et une deuxième varistances s’étendant parallèlement l’une à l’autre.
Selon un mode de réalisation, la première varistance et la deuxième varistance comportent un corps, les portions en saillie faisant saillie au-delà du corps, de part et d’autre de chacune desdites première et deuxième varistances, le long de deux bords opposés desdites première et deuxième varistances.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de protection comprend en outre un troisième élément de protection comportant une première électrode et une deuxième électrode, la première électrode du troisième élément de protection étant reliée à la première électrode du premier élément de protection et à la première électrode du deuxième élément de protection par le dispositif de déconnexion thermosensible.
Selon un mode de réalisation, la deuxième électrode du troisième élément de protection est raccordée électriquement à une borne de connexion.
Selon un mode de réalisation, la cassette comporte des glissières dans lesquelles sont logées des portions en saillie de la première électrode du troisième élément de protection. Ainsi, la cassette du dispositif coupe-arc assure également ainsi une fonction de rigidification des liaisons du troisième élément de protection avec les premier et deuxième éléments de protection.
Selon un mode de réalisation, le troisième élément de protection est une troisième varistance s’étendant perpendiculairement aux première et deuxième varistances, en dessous de celles-ci. Ceci assure notamment la compacité du dispositif de protection.
Selon un mode de réalisation, la troisième varistance comporte un corps, les portions en saillie faisant saillie au-delà du corps de la troisième varistance, le long de deux bords opposés de ladite troisième varistance.
Selon un autre mode de réalisation, la troisième élément de protection est un éclateur à gaz.
Selon un mode de réalisation, le premier élément de protection et le deuxième élément de protection sont respectivement une première varistance et une deuxième varistance s’étendant parallèlement l’une à l’autre, le troisième élément de protection étant une troisième varistance s’étendant perpendiculairement à la première et à la deuxième varistances ou un éclateur à gaz.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de déconnexion thermosensible comporte :
- une cosse qui, à l’état connecté, est positionnée entre une première patte appartenant à la première électrode du premier élément de protection et une deuxième patte appartenant à la première électrode du deuxième élément de protection, ladite cosse étant fixée à la première patte et à la deuxième patte par une liaison thermofusible ; et
- un câble tressé comportant une première extrémité raccordée à la cosse et une deuxième extrémité raccordée électriquement à la première électrode du troisième élément de protection.
- une cosse qui, à l’état connecté, est positionnée entre une première patte appartenant à la première électrode du premier élément de protection et une deuxième patte appartenant à la première électrode du deuxième élément de protection, ladite cosse étant fixée à la première patte et à la deuxième patte par une liaison thermofusible ; et
- un câble tressé comportant une première extrémité raccordée à la cosse et une deuxième extrémité raccordée électriquement à la première électrode du troisième élément de protection.
Selon une mode de réalisation, la liaison thermofusible est une brasure thermofusible.
Selon un mode de réalisation, la brasure thermofusible est réalisée dans un alliage d’étain.
Selon un mode de réalisation, la cassette comporte une première paroi latérale et une deuxième paroi latérale qui sont fixées l’une à l’autre, disposées respectivement de part et d’autre de la lame isolante et positionnées dans un interstice ménagé entre le premier élément de protection et le deuxième élément de protection, la cassette comportant en outre une première aile latérale et une deuxième aile latérale qui s’étendent respectivement depuis une extrémité de la première paroi latérale et de la deuxième paroi latérale, perpendiculairement auxdites première et deuxième paroi latérales, la première aile latérale étant positionnée entre la premier élément de protection et le troisième élément de protection et la deuxième aile latérale étant positionnée entre le deuxième élément de protection et le troisième élément de protection.
Selon un mode de réalisation, la première paroi latérale et la deuxième paroi latérale présentent chacun une fente au travers de laquelle passent respectivement la première patte et la deuxième patte, la cassette comportant en outre un espace libre entre la première paroi latérale et la deuxième paroi latérale et au travers duquel passe le câble tressé.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de protection comporte en outre un quatrième élément de protection qui comporte une première électrode et une deuxième électrode, la première électrode du quatrième élément de protection étant raccordée électriquement à la première électrode du troisième élément de protection.
Selon un mode de réalisation, le quatrième élément de protection est une quatrième varistance qui est disposée parallèlement à la troisième varistance.
Selon un mode de réalisation, la deuxième électrode du troisième élément de protection et la deuxième électrode du quatrième élément de protection sont formées d’un seul tenant.
Selon un mode de réalisation, la première électrode de la troisième varistance et la première électrode de la quatrième varistance présentent des portions repliées qui s’étendent perpendiculairement aux plans des troisième et quatrième varistances, font saillie l’une vers l’autre et sont soudées l’une à l’autre dans une zone de recouvrement.
Selon un mode de réalisation, le dispositif coupe arc comporte deux éléments élastiques qui sont chacun formé par un ressort hélicoïdal qui est sollicité en compression et qui présente une extrémité en appui contre une surface d’appui de la cassette et une extrémité en appui contre une surface d’appui de la lame isolante.
Selon un mode de réalisation, la lame isolante comporte des pions de centrage autour desquels sont enfilés les ressorts hélicoïdaux. Ceci permet d’éviter aux ressorts hélicoïdaux de se désaxer.
L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
La est une illustration schématique d’un circuit électrique d’un dispositif de protection 1 contre les surtensions. Le dispositif de protection 1 est destiné à être installé dans une installation électrique en parallèle et en amont du ou des équipements à protéger. Sur la , l’installation électrique est une installation continue et comporte donc une ligne positive +, une ligne négative - et une ligne de terre T.
Le circuit du dispositif de protection 1 contre les surtensions comporte trois branches, à savoir une branche positive 2, une branche négative 3 et une branche de Terre 4 qui sont chacune destinées à être reliées à l’une des trois lignes précitées. Les trois branches 2, 3, 4 se rejoignent en un point central de connexion qui est équipé d’un dispositif de déconnexion thermosensible 5. Un tel circuit électrique présente donc une configuration, dite en Y. La branche positive 2 et la branche négative 3 sont chacune équipées d’un élément de protection, à savoir une varistance 6, 7 dans le mode de réalisation représenté. La branche de Terre 4, qui est connectée à la ligne de Terre, est également équipée d’au moins un élément de protection. Dans le mode de réalisation illustré sur la , la branche de Terre 4 comporte deux varistances 8, 9 disposées, électriquement en parallèle l’une à l’autre.
Lorsqu’une varistance 6, 7, 8, 9 est soumise à une tension inférieure à une tension d’activation, elle agit comme un élément de haute impédance de sorte qu’aucun courant ne circule à travers elle. Au contraire, lorsqu’elle est soumise à une tension supérieure à la tension d’activation, la varistance 6, 7, 8, 9 agit comme un élément d’impédance quasi nulle de manière à dériver la surtension. Un tel dispositif de protection 1 permet ainsi d’éliminer les surtensions entre les lignes positive et négative et entre l’une des lignes positive et négative et la ligne de Terre.
Le circuit électrique et les éléments de protection 6, 7, 8, 9 ne sont décrits, ci-dessus, qu’à titre d’exemple et il est évident que ceux-ci sont susceptibles de varier en fonction de l’application envisagée. En particulier, dans d’autres modes de réalisation, un ou plusieurs des éléments de protection précités sont d’autres types d’élément de protection que des varistances, par exemple des éclateurs à gaz.
En relation avec les figures 2 à 9, on décrit ci-dessous un dispositif de protection 1 selon un mode de réalisation correspondant au circuit électrique illustré schématiquement sur la .
En relation avec la , on observe que le dispositif de protection 1 comporte un boîtier 10 comprenant un socle 11 et un capot 12 définissant entre eux un espace interne dans lequel sont logés les composant du dispositif de protection 1. Le boîtier 10 est, par exemple, réalisé en matière plastique. Le socle 11 est configuré pour venir se fixer sur un rail de fixation, non représenté.
Dans le mode de réalisation représenté, les varistances 6, 7, 8, 9 présentent sensiblement une forme de parallélépipède rectangle aplati. Chaque varistance présente 6, 7, 8, 9 ainsi deux grandes faces rectangulaires qui sont parallèles l’une à l’autre. Les varistances 6, 7 de la branche positive 2 et de la branche négative 3 sont disposées géométriquement, parallèlement l’une à l’autre. Comme représenté sur la , les varistances 6, 7 sont chacune équipées de deux électrodes 13, 14, 15, 16 qui sont respectivement en contact contre l’une et l’autre des grandes faces de ladite varistance 6, 7. L’électrode 13 de la varistance 6, c’est-à-dire celle qui est disposée sur la grande face opposée à la varistance 7, est raccordée électriquement à une borne de connexion positive 20, c’est-à-dire celle destinée à être électriquement raccordée à la ligne positive + de l’installation électrique. De même, l’électrode 16 de la varistance 7, c’est-à-dire celle qui est disposée sur la grande face opposée à la varistance 6, est raccordée électriquement à une borne de connexion négative 21, c’est-à-dire celle destinée à être électriquement raccordée à la ligne négative - de l’installation électrique. Les varistances 6, 7 sont espacées l’une de l’autre par un premier interstice dans lequel sont logés le dispositif de déconnexion thermosensible 5 et un dispositif coupe-arc 22 qui seront décrits par la suite.
Les deux varistances 8, 9 de la branche de Terre sont disposées parallèlement l’une à l’autre et l’une contre l’autre. En outre, ces deux varistances 8, 9 sont disposées perpendiculairement aux plans des varistances 6, 7 des branches positive 2 et négative 3 et en dessous de celles-ci. Les deux varistances 8, 9 sont espacées des varistances 6, 7 par un deuxième interstice. De manière avantageuse, comme les varistances 8, 9 sont positionnées l’une contre l’autre, une électrode 17, visible notamment sur la , est commune aux deux varistances 8, 9 et positionnée entre celles-ci. Cette électrode 17 est raccordée électriquement à une borne de connexion de Terre 23, c’est-à-dire celle destinée à être électriquement raccordée à la ligne de Terre de l’installation électrique.
Comme représenté notamment sur la , les électrodes 18, 19, c’est-à-dire celles qui recouvrent les grandes faces des varistances 8, 9 qui sont opposées, sont reliées l’une à l’autre. Pour ce faire, lesdites électrodes 18, 19 présentent des portions repliées 24, 25. Les portions repliées s’étendent perpendiculairement aux grandes faces des varistances 18, 19 et font saillie l’une vers l’autre. L’une des portions repliées 24, 25 recouvre l’autre et les portions repliées 24, 25 sont soudées l’une à l’autre dans la zone de recouvrement.
En revenant à la , on observe que, dans le mode de réalisation représenté, chacune des bornes de connexion positive 20, négative 21 et de terre 23 comporte un cadre métallique 26 qui est destiné à recevoir une extrémité dénudée d’un câble de la ligne correspondante. Les bornes de connexion 20, 21, 23 comportent chacune une vis 27 qui est montée dans un alésage fileté 28 ménagé dans la cadre métallique 26 correspondant et qui permet de pincer l’extrémité dénudée du câble correspondant contre le cadre métallique 26 afin d’assurer une connexion électrique.
Le dispositif de déconnexion thermosensible 5 raccordant les branches positive 2, négative 3 et de Terre 4 est notamment visible sur les figures 3 et 5. Sur ces figures, le dispositif de déconnexion thermosensible 5 est représenté à l’état connecté. Les électrodes 14, 15 des varistances 6, 7 présentent chacune une patte 29, 30 qui fait saillie en direction de l’interstice ménagé entre lesdites varistances 6, 7. L’extrémité libre des pattes 29, 30 est repliée et orientée parallèlement aux plans des varistances 6, 7. Une cosse 31 est insérée entre les pattes 29, 30 et est liée auxdites pattes 29, 30 par une liaison thermofusible. La cosse 31 est fixée et raccordée électriquement, par exemple par sertissage, à l’extrémité d’un câble tressé 32. Le câble tressé 32 est soudé à son autre extrémité sur l’électrode 19 de la varistance 8. La liaison thermofusible est une liaison apte à se dégrader dès qu’elle est soumise à une température supérieure ou égale à un seuil de température. Cette liaison thermofusible est réalisée par tout moyen et, par exemple, par une brasure thermofusible. La brasure thermofusible est, par exemple, réalisée dans un alliage d’étain.
Ainsi, en cas de surtension entre les lignes positive et négative ou entre l’une des lignes positive et négative et la ligne de Terre, l’une des varistances 6, 7 s’échauffe. L’échauffement des varistances 6, 7 entraîne une augmentation de la température de la liaison thermofusible. Lorsque la liaison thermofusible est portée à une température supérieure à sa température de fusion, elle fond et n’assure alors plus la fixation de la cosse 31 aux pattes 29, 30. La cosse 31 se dégage alors de la position de connexion dans laquelle elle assure une connexion électrique entre les branches positive 2, négative 3 et de Terre 4 de sorte que celles-ci ne sont plus connectées électriquement les unes aux autres. Le dispositif de déconnexion thermosensible 5 est alors à l’état déconnecté.
Le dispositif coupe-arc 22 comporte une cassette 33 dans laquelle une lame isolante 34 est montée mobile entre une position rétractée, illustrée sur la , et une position déployée, illustrée sur la . Comme il apparaitra à la lecture de la description ci-dessous, le dispositif coupe-arc 22 est particulièrement avantageux en ce qu’il est réalisé sous la forme d’un sous-ensemble pré-assemblé, ce qui permet de faciliter la fabrication du dispositif de protection 1.
Comme illustré par exemple sur les figures 3 et 6, la casette 33 comporte deux parois latérales 35, 36 qui sont fixées l’une à l’autre et qui sont disposées respectivement de part et d’autre de la lame isolante 34. Les parois latérales 35, 36 s’étendent parallèlement aux plans des varistances 6, 7 et sont insérées dans l’interstice ménagé entre les varistances 6, 7. La cassette 33 comporte également deux ailes latérales 37, 38 qui s’étendent respectivement depuis une extrémité inférieure de l’une et l’autre des parois latérales 35, 36 et perpendiculairement à celles-ci. Ainsi, l’une des ailes latérales 37 est disposée entre la varistance 6 et la varistance 8 tandis que l’autre aile latérale 38 est disposée entre la varistance 7 et la varistance 8.
La cassette 33 est configurée pour se fixer aux varistances 6, 7 et 8 et assurer ainsi une fonction de rigidification des liaisons entre les varistances 6, 7 et 8. Pour ce faire, les parois latérales 35, 36 ainsi que les ailes latérales 37, 38 sont équipées de glissières 39, 40, 41, 42, 43, 44 dans lesquelles viennent se loger les électrodes 14, 15 et 19. Plus particulièrement, comme illustré par exemple sur la , les électrodes 14 et 15 des varistances 6 et 7 comportent des portions en saillie 45, 46, 47, 48 qui font saillie au-delà du corps desdites varistances 6, 7, le long de deux bords opposés desdites varistances 6, 7 et qui sont logés dans les glissières 39, 40, 41, 42 ménagées dans les parois latérales 35, 36. De même, l’électrode 19 de la varistance 8 comportent des portions en saillie 49, 50 qui font saillie au-delà du corps de la varistance 8 le long de deux bords opposés de ladite varistance 8 et qui sont respectivement logés dans la glissière 43, 44 ménagée dans l’une et l’autre des deux ailes latérales 37, 38.
Les glissières 39, 40, 41, 42, 43, 44 s’étendent parallèlement les unes aux autres et selon des directions qui sont à la fois parallèles aux plans des varistances 6, 7 et aux plans des varistances 8, 9, ce qui permet de venir fixer la cassette 33 du dispositif coupe-arc 22 aux varistances 6, 7, 8 après que celles-ci aient été fixées les unes aux autres.
Par ailleurs, la lame isolante 34 est montée mobile en translation à l’intérieur de la cassette 33 entre sa position rétractée et sa position déployée. Pour ce faire, comme représenté sur la , la lame isolante 34 comporte des ailes recourbées 51, 52 qui sont montés coulissantes dans des glissières 52, 53 ménagées à l’intérieur de la cassette 33, sur la face intérieure de l’une des parois latérales 36. De manière avantageuse, la lame isolante 34 est montée coulissante selon une direction qui est parallèle aux directions des glissières 39, 40, 41, 42, 43, 44 dans lesquelles sont logées les électrodes 14, 15, 19. Ceci permet de déplacer la lame isolante 34 vers sa position rétractée lors de l’assemblage du dispositif coupe-arc 22 avec les varistances 6, 7, 8.
Par ailleurs, le dispositif coupe-arc 22 comporte au moins un organe élastique qui est également logé à l’intérieur de la cassette 33 et qui est agencé pour rappeler ladite lame isolante 34 en direction de la position déployée. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif coupe-arc 22 comporte deux ressorts hélicoïdaux 54, 55 qui sont sollicités en compression et qui qui présentent chacun une extrémité en appui contre une surface d’appui de la cassette 33 et une extrémité en appui contre une surface d’appui de la lame isolante 34. De manière avantageuse, comme illustré sur les figures 7 à 9, la lame isolante 34 comporte des pions de centrage 56, 57 autour desquels sont enfilés les ressorts hélicoïdaux 54, 55 et qui permettent d’éviter que ceux-ci ne se désaxent. Les pions de centrage 56, 57 sont ici ménagés dans des rainures ménagées dans la lame isolante 34.
Le dispositif coupe-arc 22 comporte également une butée 58, visible notamment sur la , contre laquelle la lame isolante 34 vient en contact en position déployée. Une telle butée 58 est notamment avantageuse en ce qu’elle permet d’éviter que la lame isolante 34 ne s’échappe de la cassette 33, avant que le dispositif coupe-arc 22 ne soit assemblé avec les autres composants du dispositif de protection 1. De manière avantageuse, la butée 58 précitée est formé par un interrupteur 59 à deux états. L’interrupteur 59 comporte une lame mobile 60 qui configurée pour se déplacer lorsque la lame isolante 34 passe de sa position rétractée vers sa position déployée et pour modifier l’état de l’interrupteur 59. L’interrupteur 59 est destiné à être raccordé électriquement à un dispositif de télésignalisation propre à signaler, par exemple à un poste de surveillance situé à distance, que le dispositif de déconnexion thermosensible 5 est à l’état déconnecté et que, par conséquent, le dispositif de protection 1 doit être remplacé.
Comme illustré notamment sur les figures 3, 8 et 9, les parois latérales 35, 36 présentent chacune une fente 60, 61 au travers de laquelle passe la patte 29, 30 de l’une des électrodes 14, 15 tandis qu’une espace libre 62 est ménagé, en partie basse, entre les deux parois latérales 35, 36, au travers duquel passe le câble tressé 32. Les fentes 60, 61 ainsi que l’espace libre 62 précités permettent ainsi au dispositif de déconnexion thermosensible 5 et plus particulièrement à la cosse 31 de venir en appui contre la lame isolante 34 et de la repousser en direction de sa position rétractée lorsque le dispositif coupe-arc 22 est assemblé avec les varistances 6, 7, 8, 9.
Lorsque le dispositif de protection 1 est à l’état assemblé et que le dispositif de déconnexion thermosensible est à l’état connecté, la lame isolante 34 du dispositif coupe-arc 22 est en contact contre la cosse 31 et maintenue en position rétractée par celle-ci. En cas d’échauffement de l’une des varistances 6, 7 entraînant la fonte de l’élément thermosensible, la cosse 31 s’échappe de sa position de connexion dans laquelle elle assure une connexion entre les pattes 29, 30 des varistances 6, 7 entraînant le passage du dispositif de déconnexion thermosensible 5 à l’état déconnecté. La lame isolante 34 est alors libre de se déplacer vers sa position déployée sous l’effet de la force de rappel exercé par les ressorts hélicoïdaux 54, 55. En se déplaçant vers sa position déployée, la lame isolante 34 s’introduit alors entre les pattes 29, 30 et empêche ainsi la formation d’arc électrique entre celles-ci.
Les principales étapes du procédé d’assemblage du dispositif de protection 1 décrit ci-dessus sont maintenant détaillées.
Dans un premier temps, on réalise deux sous-ensembles. D’une part, les varistances 6, 7, 8, 9 sont raccordées électriquement les unes aux autres ; et d’autre part, le dispositif coupe-arc 22 est assemblé, la lame isolante 34 et les ressorts hélicoïdaux 54, 55 étant montés à l’intérieur de la cassette 33.
En particulier, lors de la réalisation du sous-ensemble comportant les varistances 6, 7, 8 et 9 et le dispositif de de déconnexion thermosensible 5, les pattes 29, 30 des varistances 6, 7 sont liées à la cosse 31 par une liaison thermofusible, par exemple au moyen d’une brasure thermofusible.
Dans un deuxième temps, le dispositif coupe-arc 22 est assemblé avec les varistances. Pour ce faire, le dispositif coupe-arc 22 est positionné par rapport aux varistances 6, 7, 8, 9 de manière à ce que les parois latérales 35, 36 de la cassette 33 soient disposées en regard de l’interstice entre les varistances 6, 7 et que chacune des ailes latérales 37, 38 soient disposées en regard de l’interstice entre l’une des varistances 6, 7 et la varistance 8. Par la suite, le dispositif coupe-arc 22 est déplacé par rapport aux varistances 6, 7, 8, 9 par un mouvement de coulissement selon une direction parallèle aux plans des varistances 6, 7 et aux plans des varistances 8, 9 jusqu’à atteindre une position finale de montage. Les portions en saillie 45, 46, 47, 48, 49, 50 coulissent alors dans les glissières 39, 40, 41, 42, 43, 44. Lors de ce mouvement de coulissement, le dispositif de déconnexion thermosensible 5 et plus particulièrement la cosse 31 vient en appui contre la lame isolante 34 et la repousse en direction de sa position rétractée en fournissant ainsi de l’énergie potentielle élastique aux ressorts hélicoïdaux 54, 55. Ainsi, lorsque le dispositif coupe-arc 22 a atteint sa position finale de montage, la lame isolante 34 est dans sa position rétractée et les ressorts hélicoïdaux 54, 55 ont stocké une énergie potentielle permettant de rappeler la lame isolante 34 vers sa position déployée dans laquelle elle se situe entre les pattes des varistances 29, 30 dès lors que le dispositif de déconnexion thermosensible 5 passe à l’état déconnecté.
Le dispositif coupe-arc 22 et les varistances 6, 7, 8, 9 ainsi assemblés peuvent alors être montés à l’intérieur du boîtier 10.
Les figures 10 et 11 illustrent un dispositif de protection contre les surtensions selon un deuxième mode de réalisation. Ce mode de réalisation diffère de celui décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 à 9 en ce que la branche positive 2 et la branche négative 3 sont chacune équipées de deux éléments de protection en série, à savoir une varistance 6, 7 et un éclateur à gaz 63, 64. Un tel mode de réalisation est avantageux en ce qu’il permet d’éviter les courants de fuite entre l’une des lignes positive ou négative et la terre comme entre la ligne positive et la ligne négative.
Les figures 12 et 13 illustrent un dispositif de protection contre les surtensions selon un troisième mode de réalisation. Ce mode de réalisation diffère de celui décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 à 9 en ce que la branche de Terre 4 comporte un éclateur à gaz 65 à la place des deux varistances 8, 9 disposées, électriquement en parallèle l’une à l’autre. Ceci permet de diminuer l’encombrement du dispositif de protection et d’éviter les courants de fuite entre l’une des lignes positive ou négative et la terre.
Les figures 14 et 15 illustrent un dispositif de protection contre les surtensions selon un quatrième mode de réalisation. Ce mode de réalisation diffère de celui décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 à 9 en ce que, d’une part, la branche positive 2 et la branche négative 3 sont chacune équipées de deux varistances 6, 7, 66, 67 en série, et, d’autre part, la branche de Terre 4 comporte un éclateur à gaz 65 à la place des deux varistances 8, 9 disposées, électriquement en parallèle l’une à l’autre. Les deux varistances 6, 7, 66, 67 en série sur chacune des branches positive 2 et négative 3 permettent d’augmenter le courant de décharge maximal susceptible d’être évacué tandis que l’éclateur à gaz 65 à la place des deux varistances 8, 9 en parallèle permet de diminuer l’encombrement et d’éviter les courants de fuite entre l’une des lignes positive ou négative et la terre.
Les figures 16 et 17 illustrent un dispositif de protection contre les surtensions selon un cinquième mode de réalisation. Ce mode de réalisation diffère de celui décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 à 9 en ce que, d’une part, la branche positive 2 et la branche négative 3 sont chacune équipées d'une varistance 6, 7 et d’un éclateur à gaz 63, 64 en série, et, d’autre part, la branche de Terre 4 comporte un éclateur à gaz 65 à la place des deux varistances 8, 9 disposées, électriquement en parallèle l’une à l’autre. La varistance 6, 7 et l’éclateur à gaz 63, 64 en série sur chacune des branches positive 2 et négative 3 permet d’éviter les courants de fuite entre l’une des lignes positive ou négative et la terre et entre la ligne positive et la ligne négative tandis que l’éclateur à gaz 65 à la place des deux varistances 8, 9 en parallèle permet de diminuer l’encombrement.
Les figures 18 et 19 illustrent un dispositif de protection contre les surtensions selon un sixième mode de réalisation. Ce mode de réalisation diffère de celui décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 à 9 en ce que, d’une part, la branche positive 2 et la branche négative 3 sont chacune équipées de deux varistances 6, 7, 66, 67 et d’un éclateur à gaz 63, 64 en série, et, d’autre part, la branche de Terre 4 comporte un éclateur à gaz 65 à la place des deux varistances 8, 9 disposées, électriquement en parallèle l’une à l’autre. Les deux varistances 6, 7, 66, 67 en série permettent d’augmenter le courant de décharge maximal susceptible d’être évacué, les éclateurs à gaz 63, 64 sur les branches positive 2 et négative 3 permettent d’éviter les courants de fuite entre l’une des lignes positive ou négative et la terre et entre la ligne positive et la ligne négative tandis que l’éclateur à gaz 65 à la place des deux varistances 8, 9 en parallèle permet de diminuer l’encombrement.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.
Claims (14)
- Procédé de fabrication d'un dispositif de protection (1) contre les surtensions comportant les étapes suivantes :
- fournir au moins un premier élément de protection (6) et un deuxième élément de protection (7) comportant chacun une première électrode (14, 15) et une deuxième électrode (13, 16) ;
- connecter électriquement la première électrode (14) du premier élément de protection (6) à la première électrode (15) du deuxième élément de protection (7) au moyen d'un dispositif de déconnexion thermosensible (5), le dispositif de déconnexion thermosensible (5) étant apte à passer, lorsque ledit dispositif de déconnexion thermosensible (5) est soumis à une température dépassant un seuil, d’un état connecté vers un état déconnecté dans lequel la première électrode (14) du premier élément de protection (6) et la première électrode (15) du deuxième élément de protection (7) sont déconnectées l'une de l'autre ;
- fournir un dispositif coupe-arc (22) pré-assemblé comprenant une cassette (33), une lame isolante (34) montée mobile à l'intérieur de la cassette (33) entre une position rétractée et une position déployée et au moins un élément élastique (54, 55) qui est agencé pour rappeler ladite lame isolante (34) par rapport à la cassette (33) en direction de la position déployée;
- déplacer le dispositif coupe-arc (22) par rapport au premier et au deuxième éléments de protection (6, 7) et au dispositif de déconnexion thermosensible (5) jusqu'à atteindre une position finale de montage dans laquelle le dispositif de déconnexion thermosensible (5) est en appui contre la lame isolante (34) et repousse ladite lame isolante (34) en direction de la position rétractée, la lame isolante (34) étant, dans ladite position finale de montage du dispositif coupe-arc, apte à être déplacée par rapport à la cassette (33) vers la position déployée et à s'introduire entre les premières électrodes (14, 15) du premier et du deuxième éléments de protection (6, 7), lorsque le dispositif de déconnexion thermosensible (5) passe à l'état déconnecté. - Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel l’on monte, dans un boîtier (10), le premier élément de protection (6), le deuxième élément de protection (7) et le dispositif coupe-arc (22) dans la position finale de montage.
- Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la cassette (33) comporte des glissières (39, 40, 41, 42) et dans lequel lors du déplacement du dispositif coupe-arc (22) par rapport aux premier et deuxième éléments de protection (6, 7) et au dispositif de déconnexion thermosensible (5), des portions en saillie (45, 46, 47, 48) de la première électrode (14) du premier élément de protection (6) et de la première électrode (15) du deuxième élément de protection (7) coulissent dans les glissières (39, 40, 41, 42) de la cassette (33).
- Procédé de fabrication selon la revendication 2, dans lequel la lame isolante (34) est montée coulissante à l'intérieur de la cassette (33) entre la position rétractée et la position déployée selon une direction qui est parallèle aux glissières (39, 40, 41, 42).
- Dispositif de protection (1) contre les surtensions susceptible d’être obtenu par le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 et comportant :
- au moins un premier élément de protection (6) et un deuxième élément de protection (7) comportant chacun une première électrode (14, 15) et une deuxième électrode (13, 16), la première électrode (14) du premier élément de protection (6) et la première électrode (15) du deuxième élément de protection (7) étant connectée au moyen d'un dispositif de déconnexion thermosensible (5), le dispositif de déconnexion thermosensible (5) étant apte à passer, lorsque ledit dispositif de déconnexion thermosensible (5) est soumis à une température dépassant un seuil, d’un état connecté vers un état déconnecté dans lequel la première électrode (14) du premier élément de protection (6) et la première électrode (15) du deuxième élément de protection (7) sont déconnectées l'une de l'autre ;
- un dispositif coupe-arc (22) pré-assemblé comprenant une cassette (33), une lame isolante (34) montée mobile à l'intérieur de la cassette (33) entre une position rétractée et une position déployée et au moins un élément élastique (54, 55) qui est agencé pour rappeler ladite lame isolante (34) par rapport à la cassette (33) en direction de la position déployée ; ledit dispositif coupe-arc étant positionné par rapport aux premier et deuxième éléments de protection (6, 7) et au dispositif de déconnexion thermosensible (5) de manière que la lame isolante soit en appui contre le dispositif de déconnexion thermosensible (5) et maintenu par celui-ci en position rétractée, ladite lame isolante étant configurée pour être déplacée par rapport à la cassette (33) vers la position déployée et à s'introduire entre les premières électrodes (14, 15) du premier et du deuxième éléments de protection (6, 7), lorsque le dispositif de déconnexion thermosensible (5) passe à l'état déconnecté. - Dispositif de protection (1) selon la revendication 5, dans lequel la cassette (33) comporte des glissières (39, 40, 41, 42) dans lesquelles sont logées des portions en saillie (45, 46, 47, 48) de la première électrode (14) du premier élément de protection (6) et de la première électrode (15) du deuxième élément de protection (7).
- Dispositif de protection (1) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le dispositif coupe-arc (22) comporte une butée (58) destinée à arrêter le mouvement de la lame isolante (34) dans la position déployée.
- Dispositif de protection (1) selon la revendication 6, dans lequel la butée (58) est formée par un interrupteur (59) destiné à être raccordé électriquement à un dispositif de télésignalisation.
- Dispositif de protection selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, comprenant en outre un troisième élément de protection (8) comportant une première électrode (19) et une deuxième électrode (17), la première électrode (19) du troisième élément de protection (8) étant reliée à la première électrode (14) du premier élément de protection (6) et à la première électrode (15) du deuxième élément de protection (7) par le dispositif de déconnexion thermosensible (5).
- Dispositif de protection selon la revendication 9, dans lequel le premier élément de protection et le deuxième élément de protection sont respectivement une première varistance (6) et une deuxième varistance (7) s’étendant parallèlement l’une à l’autre et dans lequel le troisième élément de protection est choisi parmi une troisième varistance (8) s’étendant perpendiculairement à la première et à la deuxième varistances (6, 7) et un éclateur à gaz (65).
- Dispositif de protection selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le dispositif de déconnexion thermosensible (5) comporte :
- une cosse (31) qui, à l’état connecté, est positionnée entre une première patte (29) appartenant à la première électrode (14) du premier élément de protection (6) et une deuxième patte (30) appartenant à la première électrode (15) du deuxième élément de protection (16), ladite cosse (31) étant fixée à la première patte (29) et à la deuxième patte (30) par une liaison thermofusible ; et
- un câble tressé (32) comportant une première extrémité raccordée à la cosse (31) et une deuxième extrémité raccordée électriquement à la première électrode (19) du troisième élément de protection(8). - Dispositif de protection selon la revendication 11, dans lequel la cassette (33) comporte une première paroi latérale (35) et une deuxième paroi latérale (36) qui sont fixées l’une à l’autre, disposées respectivement de part et d’autre de la lame isolante (34) et positionnées dans un interstice ménagé entre le premier élément de protection (6) et le deuxième élément de protection (7), la cassette (33) comportant en outre une première aile latérale (37) et une deuxième aile latérale (38) qui s’étendent respectivement depuis une extrémité de la première paroi latérale (35) et de la deuxième paroi latérale (36), perpendiculairement auxdites première et deuxième paroi latérales (35, 36), la première aile latérale (37) étant positionnée entre la premier élément de protection (6) et le troisième élément de protection (8) et la deuxième aile latérale (38) étant positionnée entre le deuxième élément de protection (7) et le troisième élément de protection (8).
- Dispositif de protection selon la revendication 12, dans lequel la première paroi latérale (35) et la deuxième paroi latérale (36) présentent chacun une fente (60, 61) au travers de laquelle passent respectivement la première patte (29) et la deuxième patte (30), la cassette comportant en outre un espace libre (62) entre la première paroi latérale (35) et la deuxième paroi latérale (36) et au travers duquel passe le câble tressé (32).
- Dispositif de protection (1) selon l’une quelconque des revendications 9 à 13, comportant en outre un quatrième élément de protection (9) qui comporte une première électrode (18) et une deuxième électrode (17), la première électrode (18) du quatrième élément de protection (9) étant raccordée électriquement à la première électrode du troisième élément de protection.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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