Brevet FR2226725A1 — publié le 19741115

la présente invention s'applique aux organes de régulation par bilame, et plus particulièrement aux organes de régulation dans lesquels la bilame constitue l'un des éléments d'un circuit électrique, ltéchauffement de la bilame résultant du passage de ce courants Dans de tels appareils, comme par exemple des disjoncteurs, la bilame est généralement fixée par une de ses extrémités à un support rigide métallique constituant l'arrivée du courant, et par son autre extrémitée à une tresse ou un support souple. Ce support souple assure le passage du courant mais autorise aussi la déformation de la bilame sous l'influence de la chaleur dégagée par effet Joule par le passage du courant0 Les extrémités de la bilame sont liées aux connexions souples ou rigides d'amenées de courant par rivetage, soudage ou encastrement ; ces liaisons sont conductrices de la chaleur et constituent donc une source de déperdition par conduction de la chaleur engendrée dans le bilame. I1 en résulte une inégale répartition de température le long de la bilame, dont les extrémités sont sensiblement moins chaudes que la partie centrale Ceci équivaut à une réduction de sensibilité de la bilame puisque les parties moins chaudes engendrent une déflection moindre, et la déflection totale est sensiblement inférieure à ce qu'elle pourrait atteindre si la température de la bilame était égale d'une extrémité à l'autre. On a cherché à agir sur l'importance du flux de déperdition de chaleur pour régulariser le champ thermique de la bilame et par là augmenter sa déformation totale et les efforts qu'elle peut exercer. On peut citer dans ce sens la demande de brevet déposée le 9 Mai 1969 sous le nO 69-14980 concernant des bilames soudées bord à bord avec un support monométalliqueS et plus particulièrement la demande de certificat d'addition à ce brevet déposée le 29 Juin 1970 sous le nO 70-23999. Ce certificat d'addition prévoit en effet que le support monométallique, soudé bord à bord avec la bilame, soit choisi en un métal mauvais conducteur de la chaleur, ainsi d'ailleurs que pour le métal d'apport de la soudure.Cette disposition ne résoud cependant que très partiellement le problème car le r3le de la bande soudée à la bilame reste passif et il subsiste toujours une certaine déperdition vers les supports, de la chaleur engendrée dans la bilame0 En outre cette disposition est limitée à la forme de bilames soudées bord à bord avec un support monométallique, alors que le problème de régularisation du champ thermique d'une bilame existe quel que soit le mode de liaison de la bilame avec ses amenées de courant. La présente invention permet de faire jouer un rôle thermiquement actif aux éléments électriquement liés aux extrémités de la bilame, et d'améliorer les possibilités d'action sur le profil thermique de la bilame. L'invention s'applique à un élément de régulation comportant une bilame dans lequel la bilame est un élément d'un circuit parcouru par un courant électrique, la déformation de la bilame résultant de son échauffement par effet Joule, et dans lequel la bilame proprement dite est connectée à chacune de ses extrémités à des éléments métalliques d'amenées de courant; Selon l'invention, l'un au moins des éléments métalli- ques d'amenée de courant constitue une résistance électrique génératrice de chaleur. L'invention sera mieux comprise en se référant à quelques exemples de réalisation donnés à titre indicatif et illus trés par les dessins annexés. La figure 1 représente le montage habituel d'une bilame entre un support fie et une tresse souple. La figure 2 représente le montage de la même bilame associée, selon l'invention, à une autre résistance électrique. Les figures 3 et 4 représentent des variantes de réalisation de -montage de bilames selon l'inventionie En se référant à la figure 1, la bilame droite 1 est rivetée ou soudée par une de ses extrémités à un support fixe en cuivre 2, et par son autre extrémité à une tresse souple 3, également en cuivre. Les parties 2 et 3 constituent les amenées de courant qui traversent la bilame 1, en la chauffant par effet Joule.La chaleur engendrée dans la bilame 1 se dissipe partiellement par conduction vers les éldments 2 et 3, la courbe représentant l'état thermique de cet ensemble, en portant en ordonnées les températures, prend la forme indiquée par la courbe 5-.- Cette courbe traduit un maximum d'échauffement de la bilame à peu près en son milieu avec des zones plus froides à chaque extrémité Si lson se réfère maintenant à la figure 2, la même bilame i est fixée à une résistance électrique 6 formant support fixe, elle-même soudée à un conducteur en cuivre 7. A son autre extrémité, la bilame 1 est également soudée à une tresse en cuivre 3.La courbe 8 de l'état thermique de l'ensemble traduit le fait qu'il y a également production de chaleur par effet Joule dans la résistance 6, si bien que les zones de température basse sont reportées d'une part aux liaisons de la bilame 1 avec la eusse 3, d'autre part à la liaison de la résistance 6 avec le conducteur 7. On observera en particulier que la liaison de la bilame t avec son support fixe 6 est dans la zone de température maximum, ce qui est très efficace puisque la courbure prise par la bilame au voisinage de son encastrement est celle qui conduit au maximum de déflection de l'extrémité libre. On peut donner un exemple numérique traduisant l'avan- tage obtenu par le dispositif selon la figure 2 et réalisé selon l'invention. La bilame I est une bilame droite simple, de résis tivité 110 oSt SL Jcm et de déflection spécifique 20.10-6/ C de largeur 6 mm, épaisseur 0,7 mm, de longueur 31 mm, avec une longueur utile de 25 mm. Dans les deux cas, elle est soudée à son extrémité libre à une tresse en cuivre. Dans le cas de la figure 1, où la bilame est soudée sur un support en cuivre, la déflection de l'extrémité libre observé pour une intensité de 10 ampères a été de 0,66 mm. Dans le second cas, représenté p ff la figure 2, où la meme bilame est soudée sur un support/même résistivité et de même dimension que la bilame; la déflection pour une même intensité de 10 ampères a été de 1,70 mm. On voit l'intérêt que cette disposition présente,en particulier pour les disjoncteurs thermiques à petit calibre (de 5 à 10 ampères), où l'on cherche à obtenir une déflection maximum de la bilame sans diminuer excessivement sa section. Elle permet en particulier d'éviter le recours au chauffage indirect de la bilame. Bien entendu, l'invention n'est pas strictement limitée à l'exemple qui vient d'être décrit, mais elle couvre également d'autres variantes de réalisation. C'est ainsi que le support résistant de la bilame peut & re constitué par une partie de la bilame elle-m8me dont on bloque le mouvement, par exemple dans un fourreau rigide. C'est ce qui a été représenté à la figure 3, où la bilame 10 est soudée à un conducteur en cuivre il et à son autre extrémité à une tresse souple 12. Le fourreau 13 bloque une partie de la bilame, cette partie ne jouant alors que le r8le de résistance chauffante.Cette disposition conduit évidemment à utiliser une bilame plus longue outil ne serait nécessaire pour obtenir la déflection voulue, mais elle peut néanmoins se révéler économiquement intéressante en raison de la suppression d'une soudure et du fait de son montage plus simple'. La figure 4 représente une autre variante dans laquelle la forme du support a été choisie pour diminuer encore les pertes calorifiques en réduisant aussi les pertes par convection ; on voit en effet que la résistance 15 crée une zone chaude tout autour de la liaison avec la bilame 16. le passage du courant dans l'ensemble est ici assuré par le conducteur 17 et la tresse souple 18. le montage objet de l'invention permet encore de concevoir un système particulièrement simple pour le changement de calibre d'un disjoncteur thermique utilisant une bilame. Il suffit en effet, en se référant par exemple à la figure 2, que le conducteur en cuivre d'amenée de courant sur la résistance 6 puisse se déplacer le long de cette résistance en faisant ainsi varier la résistance efficace de l'élément 6 et par là l'apport calorifique à l'ensemble. C'est ainsi que, en se Féfésant à l'exemple numérique cité plus haut, on observerait sensiblement la même déflection de l'extrémité libre de la bilame 1, d'une part pour un courant de 10 ampères appliqué Bn 9 à la liaison entre la bilame et la résistance 6, ce qui rendrait le système équivalent à celui de la figure 1 d'autre part pour un courant sensiblement moitié soit 5 ampères appliqué à l'autre extrémité de la résistance 6, c'est-à-dire par le conducteur 7 représenté figure 2. RFVEWDICATIONS 1 ) Elément de régulation comportant une bilame, dans lequel la bilame est un élément d'un circuit parcouru par un courant électrique, la déformation de la bilame résultant de son échauffement par effet Joule, et dans lequel la bilame proprement dite est connectée à chacune de ses extrémités à des éléments métalliques d'amenées de courant, caractérisé par le fait que l'un au moins des éléments métalliques d'amenée de courant constitue une résistance électrique génératrice de chaleur0 20) Elément de régulation comportant une bilame, selon revendication 1, caractérisé par le fait que la résistance électrique adjacente à la bilame proprement dite est constituée par une partie de la bilame bloquée dans un organe empêchant sa déflection. 30) Elément de régulation comportant une bilame, selon revendication 1, caractérisé par le fait que la résistance électrique entoure la zone de liaison de la bilame avec la résistance'.'