Dispositif protecteur de circuits électriques contre des voltages anormaux. La présente invention se rapporte à un dispositif protecteur de circuits électriques contre des voltages anormaux, 'tels que ceux occasionnés par des décharges atmos phériques, du type établissant une mise à la terre du circuit lorsque son potentiel prend une valeur anormale.
Les dispositifs protecteurs employés or dinairement pour protéger des circuits d'un voltage de service relativement bas, tels que des circuits de téléphone, de télégraphe ou de signaux, comportent -comme parties essen tielles deux électrodes qui sont séparées l'une de l'autre d'environ 0,038 mm par une cou che séparatrice en matière isolante, telle que le mica ou le celluloide, et dont l'une est mise à la terre et l'autre raccordée au con ducteur à protéger.
Afin qu'un protecteur de ce type présente un certain degré de sécurité, il importe que l'épaisseur de la .couche séparatrice soit maintenue entre des limites très étroites, con dition assez difficile à observer dans le cas du mica tandis que l'emploi du celluloilde ou d'une autre matière contenant dut car bone présente l'inconvénient de former sou- vent après-une décharge un pont en matière conductrice entre les deux électrodes. On a étudié aussi des dispositifs protecteurs sans couette solide séparatrice,
dont les électrodes sont espacées convenablement dans un bloc en matière isolante. On a eu des difficultés à trouver clefs matières convenables pour fixer les électrodes dans le bloc, ces matières ne devant être ni bygroseopiques, ni inflam mables et ne devant pas se déformer pro gressivement à des températures normales, tandis que, comme. on le verra plus loin, une autre qualité qui doit être exigée de ces ma tières est qu'elle-, deviennent molles dans le cas où le protee4eur est chauffé à une tem pérature risquant une inflammation.
Il est satisfait à toutes ces conditions si l'on emploie pour fixer les électrodes un verre fondant à une température assez basse.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'ob jet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective de la première forme partiellement clémonteé; L.3 fig. 2 est une élévation du protecteur suivant la fig. 1, mais monté c:omplètem-ent; La fig. 3 est une coupe transversale sui vant la ligne 3 de la fig. 2;
La. fig. 4 est une élévation partiellement en coupe de la seconde forme d'exécution, et La, fi-. 5 une vue en perspective des dif férents éléments constituant cette seconde forme de protecteur.
Suivant les fig. 1 à 3, un bloc 7 en por celaine ou autre matière isolante présence sur deux de ses faces opposées l'une de, l'au tre des fentes qui forment des logements pour deux électrodes 8 et 9, en matière con- *duictrice, de préférence en :carbone, placées. en regard l'une de l'autre.
Pour obtenir un espacement déterminé des cieux électrodes sans nécessiter l'emploi d'une couche s_- paratrice, une troisième face du bloc 7 est munie d'une fenêtre 10 de dimensions permettant ].'introduction d'une jauge 11 entre les deux électrodes pendant leur fixa tion clans le bloc. 7. Les deux électrodes sont: cimentées solidement clans le bloc à l'aide de fils ou de filets 14 en verre fusible à une température basse.
Il a été trouvé que du verre à base de borate de plomb composé approximativement de 85 pour-cent d'oxyde de plomb et de 15 pour-cent d'aride, bori que donne de bons résultats.
Cette matière qui n'est ni inflammable, ni hygroscopique devient pâteuse à uno température d'envi ron<B>360'</B> C et. n'est pas sujette à un écoule ment lent (déformation progressive) à l'état froid, c'est-à-dire à des températures de ser vice normale. ' Après avoir fixées les électrodes 8 et 9 de la manière décrite, on retire la jauge 11 de façon à c.e que les -électrodes restent sé parées par un espace déterminé 13 égal à l'épaisseur de la jauge employée.
En service les électrodes 8 et 9 s'ap- puyent l'une contre une plaque de terre, et l'autre contre un ressort à tension consi dérable relié à la ligne à protéger. S'il ar rive que -la ligne à protéger entre en con tact:
avec un circuit électrique de distribu tion de force motrice ou d'éclairage, l'arc formé entre les deux électrodes, si on lui permettait de cou cinu:er, produirait une chaleur assez considérable et. suffisante pour détremper le ressort et pour créer le danger d'un incendie. Dans le protecteur décrit le ciment vitreux s'amollit avant que la cem- pérature dangereuse puisse se produire et la tension d u ressort presse l'électrode cor respondante contre l'autre,
établis-ant par ce fait une mise à la terre par une voie de basse résistance et écartant tout danger ré sultant d'un arc formé.
Il faut remarquer que dans cette cons- tru:ction on a réussi à espacer les électrodes sûrement à une dis.ta,uc.e déterminée sans l'aide d'une couthe séparatrice qui plus tard pourrait causer des ennuis en aidant à for mer un pont en matière conductrice entre les électrodes.
En outre, le protecteur décrit est conformé de manière que la distance explosive est entourée de trois, côtés et forme une poche d'air dans laquelle la circulation d'air est entravée et grâce à ce fait l'a.ccu- mulation 'de poussière qui compromet sau vent le bon fonctionnement des protecteurs de -ce genre est aussi évitée.
Dans la seconde forme d'exécution selon legs fig. 4 et 5, une électrode 15 de carbone ou autre matière équivalente, sous forme d'un bloc, est disposée en regard d'un bloc 16 de même largeur et longueur, en ma tière isolante, et en est séparée par une pla que métallique 17.
Le bloc 16, qui est: de préférence en porcelaine ou en verre, est muni d'une ouverture centrale dans la quelle est fixée solidement une électrode 18 en matière conductrice convenable, comme le carbone, à l'aide d'un ciment vitreux fu sible à une basse température, ainsi qu'il a été décrit ci-dessus. La surface intérieure du bloc 16 présente un évidement 19 en tourant l'électrode 18 dont la surface ac tive est dans le même, plan avec la surface intérieure du bloc 16.
Les bords extérieurs 20-20 de la plaque 17 sont recourbés d'un angle de<B>90 1</B> afin de maintenir la plaque<B>à</B> une position fixe par rapport au bloc 76 et la partie médiane de la plaque 17 est ajourée de façon à ce que le bord intérieur 21 ne touche pas la surface du bloc 16 et se trouve bien au dedans de l'évidement 1.9. Par conséquen'# toute bavure ou partie ébréchée de cette pièce provenant de l'es tampage ne peut pas contrarier la sépara tion; entre lets électrodes et compromettre par ce fait le voltage critique du protecteur.
On voit que, dans cette forme d'exécu tion du dispositif protecteur, la séparation entre les électrodes opposées est. maintenue pratiquement clans des limites très étroites. Cette séparation est obtenue en utilisant un séparateur qui n'est pas constitué d'une ma tière diélectrique et qui par suite ne s'altère pas sous l'action de l'arc qui peut se créer entre les électrodes. On évite ainsi l'incon vénient observé dans la plupart des dispo sitifs protecteurs utilisés jusqu'à ce jour, et. ,fui résulte du fait de la formation, après l'étincelle, de résidus conducteurs formant un pont conducteur entre les deux électro des.
De plus, dans la forme d'exécution décrite, la plaque séparatrice entoure com plètement l'évidement séparant les deux élec trodes, de telle sorte que cet évidement est à l'abri des poussières. Il résulte donc de ces considérations que le dispositif protecteur ainsi formé est d'un fonctionnement très sa tisfaisant, et que les frais d'entretiens sont considérablement réduits par rapport à ceux ,l'autres dispositifs ayant le même but.
Protective device for electrical circuits against abnormal voltages. The present invention relates to a device for protecting electrical circuits against abnormal voltages, such as those caused by atmospheric discharges, of the type establishing a grounding of the circuit when its potential takes an abnormal value.
Protective devices ordinarily employed to protect circuits of relatively low operating voltage, such as telephone, telegraph or signal circuits, have as essential parts two electrodes which are separated from each other. of approximately 0.038 mm by a separating layer of insulating material, such as mica or celluloid, one of which is earthed and the other connected to the conductor to be protected.
In order for a protector of this type to exhibit a certain degree of security, it is important that the thickness of the separating layer be kept within very narrow limits, a condition which is rather difficult to observe in the case of mica while in use. cellulose or another material containing carbon has the drawback of often forming, after a discharge, a bridge of conductive material between the two electrodes. We have also studied protective devices without a solid separating duvet,
the electrodes of which are suitably spaced in a block of insulating material. Difficulties have been found in finding suitable materials for fixing the electrodes in the block, these materials should not be bygroseopic, nor flammable and should not deform progressively at normal temperatures, while, as. as will be seen later, another quality which must be required of these materials is that they become soft in the event that the protector is heated to a temperature which risks inflammation.
All these conditions are satisfied if a glass melted at a sufficiently low temperature is employed for fixing the electrodes.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a perspective view of the first partially clémonte form; L.3 fig. 2 is an elevation of the protector according to FIG. 1, but mounted c: completely; Fig. 3 is a cross section taken along line 3 of FIG. 2;
Fig. 4 is a partially sectional elevation of the second embodiment, and La, fi-. 5 a perspective view of the dif ferent elements constituting this second form of protector.
According to fig. 1 to 3, a block 7 of porcelain or other insulating material presence on two of its opposite faces one of, the other of the slots which form housings for two electrodes 8 and 9, in conducting material, preferably in: carbon, placed. facing each other.
To obtain a determined spacing of the electrodes without requiring the use of a separating layer, a third face of the block 7 is provided with a window 10 of dimensions allowing the introduction of a gauge 11 between the two electrodes. during their fixation in the bloc. 7. The two electrodes are: cemented securely in the block with the aid of low temperature fusible glass wires or nets 14.
It has been found that lead borate glass composed of approximately 85 percent lead oxide and 15 percent arid, boron, has been found to give good results.
This material, which is neither flammable nor hygroscopic, becomes pasty at a temperature of approximately <B> 360 '</B> C and. is not subject to slow flow (progressive deformation) in the cold state, ie at normal operating temperatures. 'After having fixed the electrodes 8 and 9 in the manner described, the gauge 11 is removed so that the electrodes remain separated by a determined space 13 equal to the thickness of the gauge employed.
In service, the electrodes 8 and 9 lean one against an earth plate, and the other against a spring with considerable tension connected to the line to be protected. If the line to be protected comes into contact:
with an electric circuit for distributing motive force or lighting, the arc formed between the two electrodes, if it was allowed to cut, would produce a fairly considerable heat and. sufficient to soak the spring and create the danger of fire. In the protector described the vitreous cement softens before the dangerous temperature can occur and the tension of the spring presses the corresponding electrode against the other,
thereby establishing an earth via a low resistance path and eliminating any danger resulting from a formed arc.
It should be noted that in this construction we have succeeded in spacing the electrodes surely at a determined dis.ta, uc.e without the aid of a separating knife which later could cause trouble by helping to form a bridge of conductive material between the electrodes.
Further, the protector described is designed so that the explosive distance is surrounded on three sides and forms an air pocket in which the air circulation is impeded and thereby the accumulation of air. dust which jeopardizes the proper functioning of such protectors is also avoided.
In the second embodiment according to legs fig. 4 and 5, an electrode 15 of carbon or other equivalent material, in the form of a block, is placed opposite a block 16 of the same width and length, in insulating material, and is separated therefrom by a metal plate. 17.
The block 16, which is: preferably porcelain or glass, is provided with a central opening in which is firmly fixed an electrode 18 of a suitable conductive material, such as carbon, using a vitreous cement fu sible at low temperature, as described above. The interior surface of the block 16 has a recess 19 by rotating the electrode 18, the active surface of which is in the same plane with the interior surface of the block 16.
The outer edges 20-20 of the plate 17 are curved at an angle of <B> 90 1 </B> in order to maintain the plate <B> at </B> a fixed position with respect to the block 76 and the part median of the plate 17 is perforated so that the inner edge 21 does not touch the surface of the block 16 and is well inside the recess 1.9. Therefore, any burr or chipped part of this part coming from the tamping cannot interfere with the separation; between the electrodes and thereby compromise the critical voltage of the protector.
It is seen that, in this embodiment of the protective device, the separation between the opposing electrodes is. kept practically within very narrow limits. This separation is obtained by using a separator which is not made of a dielectric material and which consequently does not deteriorate under the action of the arc which may be created between the electrodes. This avoids the inconvenience observed in most of the protective devices used to date, and. , leakage results from the formation, after the spark, of conductive residues forming a conductive bridge between the two electrodes.
In addition, in the embodiment described, the separator plate completely surrounds the recess separating the two electrodes, so that this recess is protected from dust. It therefore follows from these considerations that the protective device thus formed operates very satisfactorily, and that the maintenance costs are considerably reduced compared to those, the other devices having the same purpose.