Brevet FR2062960A1 — publié le 19710702

L1invention se rapporte à des éléments fusibles et plus particulièrement à des éléments à haut pouvoir de coupure pour haute tension conçus à la fois pour des protections contre des surintensités et contre des courts-circuits. Jusqu'à présent, les fusibles pour haute tension conçus pour présenter une "bonne performance en cas de surintensités ont principalement utilisé soit un grand nombre d'éléments en ruban à encoches régulièrement réparties, reliés en parallèle, soit un petit nombre d'éléments composites reliés en parallèle composés chacun de sections en série de ruban dfargent et de fil d'argent, les sections en fil étant les plus capables de traiter les défauts de surintensités tandis que les sections en ruban, convenablement munies d'encoches,sont les plus capables de traiter les courts-circuits . De tels fusibles présentent cependant de nombreux inconvénients, le premier type étant exposé au risque de fracture en service en raison de la section nécessairement faible des cols d'encoches dans le grand nombre d'éléments employés, tandis que l'autre type est; difficile à fabriquer et possède une résistance électrique élevée aboutissant à un plus faible pouvoir de supporter le courant pour des dimensions données du coupe-circuit à fusible. De plus, le dernier type peut permettre la traversée d'une forte énergie dans des conditions de court-circuit. C'est pourquoi un but de cette invention est d* établir un élément fusible amélioré avec lequel on peut constituer des coupe-circuits à fusible et qui remédie à ces inconvénients ou au moins les atténue fortement.- Selon la présente invention, un élément fusible comprend un ruban fusible ayant, en positions écartées le long du ruban, des premières parties de section réduite et des secondes parties plus courtes de section réduite, les longueurs des dites premières et secondes parties étant prévues pour donner respectivement des caractéristiques prédéterminées de surintensité et de court-circuit . L'élément fusible peut comprendre une série de premières encoches également écartées le long du ruban et une série de secondes encoches plus courtes également écartées le long du ruban, les secondes encoches étant disposées en groupes dont chacun se trouve entre deux encoches successives des dites premières encoches. 70 34229 2 2062960 Les coupe-circuits à fusible construits avec des éléments selon l'invention peuvent comprendre un certain nombre de ces éléments reliés en parallèle pour correspondre au régime approprié. Pour bien faire comprendre l'invention, on en décrira ci-5 après plus en détails, à titre d'exemple, une forme d'exécution en référence au dessin annexé, dans lequel : la figure 1 est tin graphique explicatif représentant la densité de courant critique dans l'élément en fonction de la longueur d'encoche ; et 10 la figure 2 montre un élément typique établi selon l'invention. Bien que la description qui suive se réfère seulement à des éléments à encoches, l'invention s'applique de façon générale à des éléments fusibles ayant dés parties de section réduite qui 15 sont formées par la disposition d'encoches, par des trous à travers l'élément, par des gorges transversales ou par tout autre moyen convenable. Pour tout type donné d'élément à encoches, il y a une densité de courant critique au-dessous delaquelle l'élément, et 20 par suite'le coupe-circuit à fusible, deviendra défaillant, par exemple explosera ou se rompra, dans des conditions de surintensités» Qe phénomène est particulier aux fusibles pour haute tension et se présente parce que, tandis qu'avec une forte densité de courant la formation d'arc s'effectue plus ou mains simultanément 25 à toutes les encoches ou à tous les cols sur toute la longueur de l'élément, avec une faible densité de courant la formation d'arc est initialement limitée à un ou deux des cols seulement avec ce résultat que le coupe-circuit est incapable de supporter l'énergie libérée. On a trouvé que cette densité de courant critique 30 dépend de la longueur des encoches ou des sections réduites dans l'élément comme le montre la figure 1 sur laquelle on a porté en abscisses des longueurs de sections réduites d'élément en pouces (à multiplier par 25,4 pour l'indication en millimètres) et en ordonnées les densités de courant critiques en mégaampères par pouce 35 carré (donc à multiplier par 1550 pour une indication en ampères par millimètre carré). On voit d'après cette figure que la disposition d'encoches et une augmentation de leur longueur diminue initialement la densité de courant critique très„fortement mais, quand la longueur des encoches augmente davantage, la diminution 40 de la densité de courant devient plus faible. Si on tient compte 70 34229 s 2062960 de ce que chaque augmentation de la longueur d'encoche s'accompagne d'une augmentation proportionnelle de la résistance de l'élément, en diminuant son pouvoir de supporter le courant, il apparaît que pour toute performance de surintensité il y a une cj longueur optimale de section réduite. On a trouvé de plus qu'à certaines valeurs du courant de rupture entre une surintensité et un court-circuit les encoches de court-circuit prévues prennent le rôle principal de l'interruption aux encoches les plus longues, la valeur réelle de ce courant >10 "de transition" étant proportionnelle au rapport entre les longueurs des encoches longues et des encoches courtes. Ainsi, quand on a fixé la longueur des encoches longues pour une performance optimale pour surintensités, la longueur des encoches courtes peut être réduite autant qu'il est possible pour maintenir la résistance des cols à tua mnimœ2 compte teau du fait que le courant de transition doit être maintenu suffisamment faible (typiquement de l'ordre de 1000 â) pou2 que les encoches longues traitent les courants de rupture, jnste au-dessous de cette valeur, avec sécurité. 20 Bien qu'un grand nombre de ces encoches courtes soit nécessaire pour assurer un degré convenable de limitation d'énergie dans des conditions de court-circuit, il faut 'beaucoup moins d'encoches longues pour assurer la performance appropriée dans des conditions de faibles surintensité s <> Par exemple, tandis que 25 trente ou quarante encoches courtes peuvent être nécessaires pour assurer le fonctionnement du coupe-circuit avec sécurité dans des conditions de court-circuit de l'ordre de 10 0C0 il suffit de dix encoches longues pour assurer la performance satisfaisante pour des surintensités. 30 Un élément fusible typique selon l'invention est représenté sur la figure 2 où un élément fusible en ruban d'argent, par „ exemple d'une épaisseur de 0,063 mm et d'une largeur de 2,54 mm, peut avoir dix encoches 1 de surintensité ayant une longueur de 5,08 mm, et trente-cinq encoches 2 de court-circuit d'une longueur 35 de 0,50 mm, la distance entre des encoches successives étant d'environ 12,7 10111 et la largeur des cols étant d'environ 0,635 mu* En général, les encoches de surintensité peuvent être entre quatre et douze fois plus longues que les encoches de court-circuit, tandis que la distance entre deux encoches successives 40 quelconques est entre deux et quatre fois plus grande que la 70 34229 4 2062960 longue Tir des encoches 1 de surintensité. Les largeurs de l'élément peuvent être entre deux et six fois la largeur du col. Bien qu'on ait décrit l'élément fusible en référence à la forme d'exécution particulière représentée, on comprendra qu'on 5 pourrait facilement envisager diverses modifications sans s'écarter du cadre de l'invention» Par exemple, l'invention n'est pas nécessairement limitée à l'utilisation d'encoches n'ayant que deux longueurs différentes car on peut incorporer un ou plusieurs groupes d'encoches supplémentaires dont les dimensions sont 10 établies pour une performance optimale dans des conditions intermédiaires entre des surintensités et des courts-circuits, les longueurs de ces groupes supplémentaires étant différentes de celles des deux autres groupes mentionnés. 70 34229 5 2062960 REVENDICATIONS. 1. Elément fusible comprenant un ruban, fusible ayant, en des positions écartées le long du ruban, un certain nombre de premières parties de section réduite et un certain nombre de secondes parties plus courtes de section réduite, les longueurs des dites premières et secondes parties étant prévues pour donner respectivement des caractéristiques prédéterminées de surintensité et de court-circuit. 2. Elément fusible selon la revendication 1, dans lequel le ruban présente des encoches pour former les dites parties de section réduite. 3» Elément fusible selon la revendication 2, comprenant une série de premières encoches également écartées le long du ruban et une série de secondes encoches plus courtes également écartées le long du ruban, les secondes encoches étant disposées par groupes dont chacun se trouve entre deux encoches successives des dites premières encoches. 4. Elément fusible selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans lequel la largeur de la partie du ruban à chaque encoche est entre un sixième et une moitié de la largeur totale du ruban. 5. Elément fusible selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport des parties de section réduite les plus longues et de celles les plus courtes est dans l'intervalle de 4:1 à 12:1,.