Coupe-circuit électrique à fusible à fonctionnement commandé. Les coupe-circuit électriques à fusible sont très utilisés pour protéger les appareils électriques contre des surintensités. Danse leurs constructions, les plus récentes, ces, coupe-circuit permettent d'obtenir la protec tion la plus sûre et la plus durable de par la simplicité de leur fonctionnement et la bons- tance de l'effet qui le provoque.
Dans certains cas toutefois, les coupe- circuit à fusible sont difficilement utilisables, notamment lorsqu'il s'agit par exemple de protéger un appareil à haute tension et à faible consommation permanente de courant, par exemple un transformateur de tension. En effet, la consommation de ces appareils étant très faible, il s'ensuit que l'intensité du cou rant de service les traversant correspond à une petite fraction d'ampère.
Pour protéger efficacement un tel appareil contre des sur intensités, il serait donc nécessaire de prévoir un coupe-circuit à fusible pourvu d'un. fil extrêmement fin, De tels fusibles sont extrê mement délicats et peuvent être facilement détériorés lors du montage, par des chocs ultérieurs et surtout par le champ électro statique intense appliqué à la surface du fil. On sait, en effet,
que l'intensité de ce champ croît selon une fonction de la tension de ser vice et selon une fonction inverse du diamètre du conducteur. Pratiquement, on a dû renon cer à protéger les transformateurs de tension contre les surintensités au moyen de coupe circuit à fusible à haute tension, et limiter la protection de ceux-ci à une protection contre les courts-circuits au moyen de coupe- circuit à fusible à haute tension dont l'inten sité du courant provoquant leur fusion est d'environ un ampère, soit un multiple élevé de l'intensité de service de ces appareils.
Le coupe-circuit électrique à fusible à fonctionnement commandé, objet de l'inven tion, élimine les inconvénients cités par le fait qu'il permet de provoquer la fusion du fusible au moyen d'une intensité de courànt infé- rieure à celle nécessaire pour sa fusion sous la seule influence de l'effet Joule.
Ce coupe- circuit comporte, à cet effet, au moins un cir cuit auxiliaire disposé au moins en partie dans le milieu prévu pour favoriser l'extinc tion de l'arc de fusion de l'élément fusible et destiné à shunter au moins un élément de coupure placé en série dans le circuit de l'élé ment fusible, ce circuit auxiliaire étant dis posé .sur au moins une partie de sa longueur à proximité de l'élément fusible, de manière que la tension nécessaire à l'établissement d'un courant dans ce circuit soit inférieure à.
la tension consécutive à l'ouverture de l'élé ment de coupure, ouverture qui provoque l'amorçage d'au moins un arc entre le circuit auxiliaire et l'élément fusible, cet arc ame nant la destruction d'au moins une partie de cet élément et déterminant sa fusion.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples et schématiquement, trois va riantes d'exécution d'un coupe-circuit à fu sible selon l'invention, et leur schéma élec trique de montage.
La fig. 1 en est une vue en coupe.
La fig. 2 est un schéma d'une variante. La fig. 3 est une vue en coupe d'une va riante d'exécution.
Le coupe-circuit selon la fig. 1 comporte, à l'instar des coupe-circuit à fusible connus, une cartouche 1 munie d'un élément fusible 6 tendu entre deux organes de connexion prévus sur les extrémités de la cartouche 1. Il se distingue toutefois des coupe-circuit connus par le fait qu'il comporte une partie d'un circuit auxiliaire constitué par une électrode 5, placée à très courte distance d'une partie de l'élément fusible 6, et reliée électriquement par un conducteur 16 à un troisième organe de connexion fixé sur la cartouche et cons titué par une frette 4.
Pour permettre la fixa tion de cette frette, l'une des calottes 2 cons tituant généralement les organes de connexion de l'élément fusible 6 est remplacée par un plot 3 et cette frette. .
L'élément fusible 6 de cette cartouche est destiné à être placé dans le circuit d'alimen tation de l'appareil à protéger (non repré senté) en série avec un organe de commande du fonctionnement du coupe-circuit, consti- tué par un élément de coupure 7. Le circuit auxiliaire, par contre, est destiné à être cou- necté électriquement au circuit d'alimentation au delà de l'élément de coupure.
Ainsi, le circuit auxiliaire se trouve être branché en parallèle sur l'élément de coupure. Il est évident que l'élément de coupure peut comporter plusieurs coupures en série. On pourrait aussi prévoir plusieurs éléments de coupure montés en série.
Pour faciliter la. compréhension du fonc tionnement du coupe-circuit, on a représenté, dans la fi g. 1, un élément de coupure consti tué par un relais thermique à maximum d'in- tensité.
Ce relais comporte un élément chauffant 8 relié, d'une part, au plot 3 et, d'autre part, a un contact fixe 9, un contact mobile 10 relié à la ligne (non représentée) par l'intermé diaire de la frette 4 et porté par un levier oscillant 12 qui est maintenu en position de fermeture des contacts contre l'action d'un ressort 13-, par un verrou 14, dont le déplace ment provoque la libération du levier 12 et la séparation des contacts. La libération de ce levier 12 .est commandée par- un élément sensible à la température 11, par exemple une lame bimétallique; placée en regard de l'élé ment chauffant 8 et agissant sur le verrou 14.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant: En service normal, les contacts sont fer més, comme représenté au dessin, l'élément chauffant est calculé de manière à pouvoir supporter indéfiniment au moins l'intensité nominale de l'appareil à protéger. En admet tant que cet appareil soit un transformateur de tension de mesure-, cette intensité nominale sera très faible, par exemple quelques cen tièmes d'ampère.
Comme cela a. été mentionné plus haut, les éléments fusibles pour fusible haute ten sion sont en général prévus pour fondre sous un courant d'une intensité de 1 ampère envi ron. Plusieurs raisons pratiques empêchent la. réalisation de coupe-circuit à. fusible haute tension de plus faible calibrage, entre autres l'effet de couronne et la longueur du coupe- circuit. Ces facteurs ne gênent pas la réalisa- tion des relais dans la même mesure, car.
d'une part, l'élément chauffant 8 ne doit pas fondre, mais seulement chauffer l'élément sensible à la température et, d'autre part, la tension entre les bornes de l'élément chauffant ne pouvant excéder la chute de tension dans celui-ci, il est facile de le protéger contre les effets de couronne par un blindage sous- tension. On peut donc utiliser pour l'élément chauffant un élément de section plus forte que pour un fusible de même calibrage, et obtenir une ouverture du relais: dès que l'intensité traversante dépasse par exemple le double de l'intensité nominale.
Si une telle intensité est atteinte, l'élément chauffant dégage une énergie calorifique quatre fois plus grande qu'en service normal. L'élément sensible à la température agit alors sur le verrou 14 :et le déplace d'une quantité suffisante pour libérer le levier 12 qui bascule sous l'influence de son ressort 13.. Les con tacts 9-10 sont alors séparés d'une quantitè suffisante pour que la tension consécutive à leur ouverture soit plus grande que la tension d'amorçage entre l'élément fusible 6 et l'élec trode 5.
Pour faciliter cet amorçage, on a avantage à prévoir une ouverture très brus que des contacts 9 et 10, et à approcher l'élec trode 5 le plus possible de l'élément fusible, en vue de diminuer la tension d'amorçage. A cet effet, on peut prévoir une feuille isolante 15 très mince, serrée entre l'élément fusible 6 et l'électrode 5. Mais il est évident que l'on peut prévoir aussi tout autre diélectrique, soit liquide ou gazeux. Une ouverture des contacts 9 et 10 de quelques millimètres est alors suf fisante pour permettre l'amorçage d'un arc entre l'électrode 5 et l'élément fusible 6.
Cet arc shunte l'élément de coupure 7, et la résis tance du circuit de ce dernier étant plus éle vée, il se trouve automatiquement et entière ment protégé. Cet arc provoque la destruction de l'élément fusible 6 sur une certaine dis tance et détermine sa fusion.
Afin d'éviter une augmentation de la lon gueur de la cartouche fusible, qui est l'un des facteurs déterminant la puissance de cou pure de la cartouche, on peut prévoir l'élec- trode 5 et le circuit auxiliaire ou au moins une partie de ce dernier constitués par un fil fusible. Ainsi, la sécurité de coupure reste entière, bien que l'élément de coupure ne soit pas établi pour être à même de couper la ten sion de service.
En effet, dès l'instant où un arc est amorcé, un courant est établi dans le circuit auxiliaire, l'élément de coupure est shunté par celui-ci et la puissance de coupure est déterminée par celle du fusible.
En cas de court-circuit, la fusion très ra pide du fusible 6 assure la protection de l'installation et de l'appareil.
L'élément de coupure pourrait aussi être constitué par un fusible, comme représenté aux fig. 2 et 3. En effet, la plus grande ten sion pouvant se présenter entre ses bornes étant sa tension d'arc, ce fusible peut être très court et être entièrement protégé par un blindage métallique placé sous tension de façon à réduire le champ électrostatique agis sant à sa surface. Pratiquement, de tels fusi bles sont parfaitement réalisables et peuvent être constitués par exemple par une lampe à incandescence.
Dans la fig. 2, l'élément fusible est divisé en deux tronçons 6-6' reliés entre eux par l'élément de coupure 7. Le circuit auxiliaire comporte deux électrodes 5-5' reliées entre elles par un conducteur 16 et prévues dans le milieu destiné à favoriser l'extinction de l'arc de fusion et placées chacune à proximité de l'un des tronçons de l'élément fusible.
En cas de surcharge dangereuse, le fusible consti tuant l'élément de coupure fond, et la tension produite par sa fusion étant plus élevée que celle nécessaire à l'établissement d'un courant dans le circuit auxiliaire, ce dernier s'amorce par deux arcs reliant les tronçons 6-6' de l'élément fusible aux électrodes 5 et 5'. Dès lors, l'élément de coupure est donc shunté et; de ce fait, entièrement protégé par le circuit auxiliaire, mais les, arcs reliant ce dernier à l'élément fusible détuisent chacun l'un de ses tronçons sur une partie de leur longueur, ce qui provoque la fusion du fusible.
I1 est évident que les deux tronçons de l'élément fusible représenté à la fig. 2 pour- raient être remplacés par exemple par deux cartouches fusibles selon la fig. 1, ou une cartouche fusible selon la fig. 1 en série avec une cartouche fusible selon la fig. 3, les élé ments fusibles de chacune d'elles étant reliés entre eux par un élément de coupure et leurs circuits auxiliaires étant reliés électriquement entre eux.
On remarque que la seule condition à la quelle l'élément de coupure doit satisfaire, en dehors des conditions de déclenchement (intensité de calibrage et éventuellement re tard imposé fixe ou variable en fonction de la surcharge), est une distance de coupure suffisante pour permettre l'établissement d'un courant dans le circuit auxiliaire par amor çage d'au moins un arc entre le circuit auxi liaire et l'élément fusible. Il est évident que l'élément de coupure peut être placé à proxi mité du coupe-circuit à fusible, ou fixé sur celui-ci, comme représenté à la fig. 3.
Dans ce dernier cas, il est possible de protéger entièrement un appareil au moyen du coupe- circuit objet de l'invention, sans qu'aucune modification des installations existantes ne soit nécessaire.
En vue d'éviter dans tous les cas une dété rioration de l'élément de coupure, on peut prévoir des éclateurs placés en parallèle sur l'élément de coupure, de manière à limiter la tension produite par l'ouverture de cet élé ment. Dans ce cas, la tension d'amorçage du circuit auxiliaire doit évidemment être infé rieure à la tension d'éclatement entre les écla- teurs.