Brevet FR2171958A1 — publié le 19730928

La présente invention concerne les dispositifs fusibles utilisés pour interrompre un circuit électrique lorsque celui-ci est parcouru par un courant de surcharge susceptible, par exemple, d'endommager des appareils que comporte le circuit. Ces dispositifs, que l'on appelle tcoupe-circuits fusibles' ou mQme "fusibles" tout simplement, fonctionnent par destruction d'un élément conducteur par fusion thermoélectrique (effet Joule). Ils sont d'ordinaire constitués pour l'essentiel d'un conducteur, généralement métallique, utilisé seul ou enfermé dans une cartouche, à l'intérieur de laquelle il est environné d'un milieu diélectrique formé d'un solide plus ou moins poreux, d'un liquide ou d'un gaz. Ces dispositions connues impliquent des servitudes qui se traduisent par un ou plusieurs des inconvénients suivants: - durée de vie limitée par suite de corrosion ou d'évaporation de l'élément conducteur - calibration incertaine imposée par les modifi cations physico-chimiques que subit l'élément conducteur et qui dépendent de la température et de la durée de fonctionnement en régime 3 - temps de réponse relativement grand et pouvoir de coupure intrinsèque faible, dus à la masse relativement importante de ltélément conduc teur - impossibilité de fonctionner, dans des milieux agressifs ou non, à température élevée. La présente invention a pour but de créer un coupe circuit électrique fusible qui ne souffre pas des inconvénients précités et présente notamment un temps de réponse réduit. A cet effet, le coupe-circuit comporte un élément conducteur fusible totalement enrobé sauf en ce qui concerne ses extrémités destinées au raccordement électr que, dans une enveloppe étanche en matière diélectrique non poreuse en contact intime avec ce conducteur sur la totalité de la surface de celui-ci, de façon a' l'isoler du milieu ex- térieur à tout moment jusqu'à la rupture fonctionnelle du coupe-circuit. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut entre réalisée. La figure 1 représente schématiquement un coupe-circuit Couf orme à l'invention, en coupe longitudinale ; la figure 2 est une vue à plus grande échelle, également en coupe longitudinale, de l'élément fusible du coupe-circuit la figure 3 est une coupe, à plus grande échelle encore, selon III-III de la figure 2. Dans l'exemple représenté sur le dessin, le coupe-circuit comprend un manchon isolant 1 fermé à ses extrémités par des bouchons ou capuchons métalliques 2 et 3 permettant de le raccorder au restant du circuit à pro téger (figure 1). Le bouchon 2 porte un étrier 4 dans lequel est engagée l'une des extrémités d'un élément fusible 5 qui présente une gorge 6 à cet effet. Un shunt 7 de connexion, constitué par exemple par une tresse de cuivre, relie le bouchon à l'élément fusible. Au bouchon 3 sont fixés un autre shunt de connexion 8 destiné à l'autre extrémité de l'élément fusible et un ressort de traction 9 accroché par ailleurs à une gorge 10 dudit élément. L'élément fusible 5 comporte un ruban métallique Il mince et dont les bords 12 sont effilés comme le montre la figure 3. Au voisinage de ses extrémités, le ruban Il est soudé à des barreaux 13 et 14 également métalliques, situés dans son prolongement (figure 2). le ruban Il et la majeure partie des barreaux attenant à ce ruban sont noyés dans une enveloppe étanche ornée d'un corps isolant 15 non poreux qui mouille intégralement le métal en ne me nageant aucun interstice entre se métal et la matière isolant L'amincissement des bords du ruban concourt à l'obtention de ce résultat. le ruban est situé dans la portion médiane A::j corps 15 entre leF gorges 6 et 10 ménagées, comme on l'a vu , dans celui-ci en vue de son montage dans l'envelop- pe 1 Cette portion présente de préférence une section rec- tangulaire à angles arrondis et le ruban y est situé dans le plan médian parallèle aux larges faces (figure 3). Les extrémités du corps isolant 15 présentent des cavités borgnes 16 et 17 dans lesquelles font saillie respectivement les extrémités des barreaux 13 et 14. lesdites cavités sont garnies de brasures 18 et 19 servant à relier les extrémités desdits barreaux à celles des shunts correspondants 7 et 8. le ruban Il ainsi que les barreaux 13 et 14 peuvent entre réalisés en molybdène, le corps isolant 15 étant fait en quartz. L'enrobage peut se faire par introduction de l'ensemble formé par le ruban et les barreaux dans un tube de quartz puis chauffage et compression de ce dernier entre des mâchoires de forme appropriée. Tout autre procédé convenable de moulage pourrait être utilisé. Du fait de son enrobage étanche, le conducteur fusible est isolé en permanence et intégralement, électriquement, physiquement, chimiquement ew biologiquement du milieu extérieur tant que le corps isolant n'a pas fondu. On peut lui donner de faibles dimensions géométriques donc une faible masse et une faible inertie thermique, le conducteur ayant un rapport masse sur intensité nominale de service très faible, par exemple, au plus égal à un milligramme par ampère. Pour ces raisons, outre les possibilités d'utilisation dans les conditions usuelles en ce oui concerne les matériels classiques, on peut envisager - le fonctionnement pour un courant de régime nominal ou un environnement tels que la tem pérature résultante soit à la limite, infé rieure au point de fusion du constituant le plus fusible (corps isolant ou conducteur), pour une durée quasi-indéfinie ; ; - le fonctionnement pour un courant instantané intense de courte durée tel que l'énergie dissipée quasi adiabatiquement entrain la rupture lu conducteur dans un temps très court - la rupture rapide en tout circonstances du circuit électrique dès la fusion da conducteur sans risque de réamorçage, 'a masse du conduc teur et donc la populations d'ions conducteurs présents à cet instant poux rr Otre très faibles. Â titme exemple on peut indiquer qu'un ruban de molybdène ayant 70 millimètres de long, 7 millimètres de large et 0,02 millimètre d'épaisseur maximale, noyé dans un corps de quartz dont la section est de 4 x 14 mm, permet de réaliser un coupe-circuit susceptible de convenir à un courant de régime nominal de 45 ampères garanti à 120 ampères. la durée de rupture est de 5 millisecondes pour une intensité de 290 ampères. Parmi les applications que l'invention peut recevoir on peut citer la protection de circuits électriques en régime transitoire ou aléatoire, par exemple la connexion ou la déconnexion de générateurs de courants alternatifs sur des circuits à composante imaginaire non nulle, et la protec on de semi-conducteurs. Il va de soi que des modifications peuvent autre apportées ausmodes de réalisation qui viennent d'bure décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS i.- Coupe-circuit électrique fusible, caractérisé en ce qutil comporte un élément conducteur fusible totalement enrobé sauf en ce qui concerne ses extrémités destinées au raccordement électrique, dans une enveloppe étanche en matière diélectrique non poreuse en contact intime avec ce conducteur sur la totalité de la surface de celui-ci, de façon à l'isoler du milieu extérieur à tout moment jusqu'à la rupture fonctionnelle du coupe-circuit. 2.- Coupe-circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltélément conducteur comporte un ruban dont les bords sont effilés et dont les extrémités sont raccordées d des barreaux de connexion partiellement enrobés dans l'enveloppe. 3. - Coupe-circuit selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément conducteur est en molybdène et l'enveloppe isolante en quartz. 4.- Coupe-circuit selon l'une quelconque des revendicatlons 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément conducteur fusible présente un rapport masse sur intensité nominale de service au plus égal à un milligramme par ampère.