Brevet FR2039142A1 — publié le 19710115

La présente invention concerne un relais à maxima A action temporisée, comprenant une lame bimétallique, qu'on peut chauffer par un courant électrique et qui, en conséquence, peut fermer au moins'deux contacts. Un appareil de ce genre est gé néralement connu. L'appareil connu est nui d'une lame bimétallique unique, qui est fixée à l'une de ses extrémités et qui, à son autre estrémit6, porte un contact qui peut coopérer avec un contact fixe. La lame bimétallique est chauffée directement ou indirectement par un flux de courant qui est égal ou proportionnel au flux de courant circulant dans un circuit ou un appareil à protéger. Si le flux de courant est à une valeur nominale, la lame bimétallique fléchit à un point tel que le contact mobile se trouve à une courte distance du contact fixe. Dès que le flux de courant dépasse la valeur nominale, le contact mobile s'applique contre le contact fixe, afin d'ouvrir un dispositif de commutation actionné électriquement et qui, par exemple, met. hors circuit la partie intéressée du réseau ou de l'àppareil. Ce relais à maxima à action temporisée présente les caractéristiques de fermer ses contacts plus rapidement lorsque le courant de chauffage est augmenté. Par suite, le courant est interrompu plus rapidement dans le cas d'un court-circuit que dans le cas d'une surcharge. Un inconvénient de l'appareil connu est que le.temps de coupure, pour des surcharges élevées ou des court-circuits, est habituellement trop long, ce qui fait que. la lame bimétallique peut griller facilement. Pour éviter cet inconvénient, un contact d'un dispositif de commutation i commande électromagnétique ayant un retard fixe, par exemple de 0,1 seconde, peut être couplé en série avec le contact thermique et fonctionner dès que le courant atteint une valeur dépassant 5 à 10 fois la valeur nominale. Ce dispositif à maxima électromagnétique a une influence défavorable sur le prix de détail du relais à maxima à action temporisée et, en outre, ce dernier n'est asservi au courant que dans une gamme limitée. La présente invention a pour objet d'éliminer cet inconvénient en remplaçant le dispositif à maxima électromé- canique par une lame bimétallique. On a prévu, dans la présente invention, un relais à maxima à action temporisée du type précité, caractérisé par le fait que l'élément bilame. est composé de deux lames bimétalliques individuelles, dont l'une est directement chauffée par le flux de courant électrique, alors que l'autre est fixée à un bord libre de la première lame bimétallique et est ainsi chau- fée-indirectement par la chaleur émise par la première lame bimétallique, à travers un joint, ce qui fait que les deux la mes bimétalliques, lorsqu'elles sont chauffées, fléchissent dans des sens mutuellement opposés, des contacts fixes étant disposés de part et d'autre de l'extrémité libre de la lame bimétallique chauffée indirectement et servant de contacts mobiles, un premier contact fixe est disposé du côté vers lequel la lame bimétallique chauffée directement fldchit lorsqu'elle est chauffée et l'un des contacts mobiles s'applique contre ce contact fixe xi le flux de courant est un courant de surcharge élevé ou un courant de court-circuit, tandis qu'un second contact fixe est disposé du obté vers lequel la lame bimétallique chauffée indirectement fléchit lorsqu'elle est chauffée indirectement, l'autre contact mobile s'appliquant contre ce second contact fixe si le flux de courant électrique est du type à faible surcharge. Avec l'appareil de la présente invention, la caracté- ristique de coupure, c'est-à-dire le temps de coupure en fonction du flux de courant électrique, comprend deux branches ap partenant respectivement à deux deux,lames -bimétalliques. La carac- téristique complète est telle que le courant est coupé dans un temps admissible lors de légères surcharges, tandis que de fortes surcharges et des courts-circuits peuvent Qtre éliminés tri rapidement. On comprendra mieux la présente invention en se réfé- rant au dessin annexé sur lequel t les figures la et lb sont respectivement une vue de fa9e,?t une vue latérale desdeux-lames bimétalliques raccor dées -; les-figures 2a, 2b et 2c illustrent schématiquement l'appareil selon La présente invention, respectivement dans la condition de fonctionnement ou la condition de court-circuit et la condition de faible surcharge; la figure 3 représente un agencement des contacts mobiles ;;- la figure 4 illustre une caractéristique de coupure de l'appareil selon la présente invention la figure 5 représente une première variante de l'appareil selon la présente invention les figures 6a et 6b illustrent l'utilisation d'un accumulateur de chaleur la figure 7 illustre l'appareil selon la présente invention utilisant une lame bimétallique directement chauffée dont la section transversale est localement réduite la figure 8 illustre un joint calorifuge entre les deuz lames bimétalliques la figure 9 illustre une autre variante de la présente invention, selon laquelle la section transversale de la lame bimétallique chauffée indirectement est réduite à l'endroit où elle est reliée à la lame bimétallique chauffée directement. Si on se réfère aux figures la et lb, on voit que la lame bimétallique 1 chauffée directement a la forme d'un U inversé, dont les extrémités fixes sont munies de bornes 3 et 4 pour l'amenée du courant de chauffage, tandis que la lame bimétallique 2, chauffée indirectement, est reliée à la base du U au moyen d'un point de soudure 5. La lame bimétallique 2 chaui- fée indirectement est munie, à son extrémité libre, de contacts 6. La figure 2a illustre la condition de fonctionnement de l'appareil. Sous l'influence du flux de courant nominal, la résultante de la flexion de la lame bimétallique 1 chauffée directement et de la flexion de la lame bimétallique 2 chauffée indirectement est telle que les contacts 6 et 7 sont à peine ouverts. Lors d'un court-circuit ou d'une surcharge élevée, la lame bimétallique 1 chauffée directement fléchit à un point tel, en entraînant la lame bimétallique 2, que le contact 6 s'applique contre le contact 8 (figure 2b). Ceci se produit si rapidement que la lame bimétallique 2 chauffée indirectement ne reçoit pratiquement pas de chaleur supplémentaire, de sorte que cette lame conserve la flexion de la condition de travail. La figure 2c illustre la condition régnant lors d'une faible surcharge. Si, en partant de la condition iLlustrée-sur la figure 2a (flux de courant nominal), le courant augmente de 10 à 20 ffi par exemple, la lame bimétallique 2 chauffée indirectement est chauffée.lentement- totalité par la chaleur fournie par la lame bimétallique 1 chauffée directement, ce qui fait que la lame bimétallique 2 chauffée indirectement fléchit dans le es opposé à celui de la lame bimétallique 1 chauffée directement, de sorte que, finalement, l'autre contact 6 s'ap- pli que contre le contact 7. La figure 3 illustre un agencement possible des contacts. Les contacts fixes 7 et & sont munis de bornes 7' et 8', et le contact mobile 6 est relié par un accouplement éLastique 9 à la borne 6'. La figure 4 illustre la caractéristique de coupure de l'appareil selon la présente invention Dans la première partie I de ladite caractéristique, l'opération de commutation est provoquée par la lame bimétallique 2 chauffée indirectement tandis que la seconde portion II de cette caractéristique est associée avec la lame bimétallique 1 chauffée directement Le trait interrompu a pour but de faire comprendre -que, lorsque la lame bimétallique t chauffée directement est utilisé le temps de coupure devient beaucoup trop Long lors d'une fai ble surcharge, alors que lorsqu'on utilise uniquement la lame bimétallique 2 chauffée indirectement, le temps de coupure est beaucoup trop long lors d'un court-circuit. La figure 5 montre que le contact fixe 7, contre lequel vient s'appliquer le contact mobile 6 lors de légères surcharges, est fixé à la lae bimétallique 1 chauffée directement au moyen d'une lame 10. Cette lame 1 peut également se présente ter sous la forme d'une lame bimétallique, ce qui assure la compensation des changements qui peuvent se produire dans la température ambiante. S cette dernière s'élève, l'espace entre les contacts 6 et 7 diminue pour le même flux de courant. La figure 6a illustre un accumulateur de chaleur se présentant sous la forme d'un corps 11 fait d'un matériau bon conducteur de la chaleur. Ce corps 11 peut modifier la forme de la caractéristique de coupure du courant, particulièrement dans le cas de légères sucharges. Sur la figure 6b, on voit que ledit corps 11 s'étend sur une certaine longueur au voisinage de la lame bimétallique 2 chauffée indirectement, cette dernière étant également chauffée par la chaleur irradiant de l'accumulateur de chaleur. Selon la figure 7, la section transversale de la lame bimétallique 1 chauffée directement est plus petite aux points de jonction 3 et 4. Avec de légères surcharges, la caractéris tique de coupure reste faible, du fait que la température des éléments bimétalliques 1 et 2 n'est que peu modifiée par la conduction de chaleur vers les bornes 3 et 4, alors qu'avec de fortes surcharges, le temps de fermeture des contacts devient très court. Comme on peut le voir sur la figure 8, on peut réaliser une nouvelle modification de la caractéristique de coupure en prévoyant un matériau calorifuge 12 pour relier les lames bimétalliques. Sur la figure 9, on voit que la caractéristique de coupure peut également être modifiée en réduisant la section transversale de la lame bimétallique 2 chauffée indirectement à la jonction entre les lames bimétalliques 1 et 2. EnSin, on remarquera que la caractéristique de. coupu- re est également très fortement influencée par le milieu dans lequel les lames bimétalliques 1 et 2 sont disposées. Il est possible d'immerger les deux lames bimétalliques i et 2 ou la lame bimdtallique 2 seule dans un liquide réfrigérant, qui doit être électriquement isolant Il est de plus possible de munir l'une des lames bimétalliques 1 et 2, ou ces deux lames, deun revêtement isolant. REVENDICATIONS 1 ) Relais à maxima à action temporisée, comprenant un élément bilame pouvant être chauffé par un courant électri- que et qui, en conséquence, peut fermer au moins deux contacts, ce relais étant caractérisé par le fait que l'élément bilame est formé de deux lames bimétalliques individuelles, dont liane est directement chauffée par le flux de courant électrique, tandis que l'autre est fixée à un bord libre de la première lame bimétallique et est donc chauffée indirectement par la chaleur émanant de la première lame bimétallique et traversant un joint, de façon telle que les deux lames bimétalliques, lorsqu'elles sont chauffées fléchissent dans des sens mutuel lement opposés, des contacts fixes, disposés des deux côtés de l'extrémité libre de la lame bimétallique chauffée indirecte- ment, servant de contacts mobiles, un premier contact fixe est disposé du c8té vers lequel la lame bimétallique chauffée directement fléchit lorsqu'elle est chauffée et l'un des contacts mobiles s'applique contre ce premier contact fixe si le flux de courant est un courant i surcharge élevé ou un courant de court-circuit, tandis qu'un second contact fixe est disposé du côté vers lequel la lame bîmétallique chauffée indirectement fléchit lorsqu'elle est chauffée indirectement, l'autre contact mobile s'appliquant contre ce second contact ai le flux de courant électrique est du type d'un courant i surcharge faible. 2 ) Relais selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la lame bimétallique chauffée directement a la torX me d'un U et est fixée de façon que ses extrémités remplissent la fonction de bornes, pour le flux de courant électrique, tandis que la lame bimétallique chauffée indirectement est rem liée à la base libre de La lame bimétallique en forme d'U, à distance des bornes 30 Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la section transversale de la lame bimétallique chauffée directement est réduite a ses endroits de fixation. 40) Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé pa-r le fait que la section transversale de la lame bimétallique chauffée indirectement est réduite à l'endroit de sa jonction avec la lame bimétallique chauffée directement. 50) Relais selon lrune quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les deux lames bimétalliques sont reliées par un élément calorifuge. 60) Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par-le isit qu'un accumulateur de chaleur est prévu à la jonction des lames bimétalliques, cet accu- mulateur ayant la forme d'un corps de matériau conducteur de la chaleur. 70) Relais selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le corps précité s'étend au voisinage de la lame bimétallique chauffée indirectement. 80) Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le contact fixe disposé du c8té vers lequel la lame bimétallique chauffée indirectement, fléchit, quand elle est chauffée, est fixé à la lame bimétalli- que chaufée directement 90) Reliai selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la fixation est réalisée par une troisième lame bimétallique qui assure une compensation des changements de la température ambiante. 10 ) Relais selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins l'une des lames bimétalliques devant etre chauffée par le flux de courant enec- triques est immergée dans un liquide réfrigérant. 11 ) Relais selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'au moins l'une des lames bimétallique est munie d'un revêtement calorifuge.