Brevet FR2263586A1 — publié le 19751003

La présente invention concerne un dispositif à impédance variable et des applications de ce dispositif, par exemple à un appareil de coupure d'un courant électrique, tel qu'un disjoncteur. La qualité des contacts d'un relais ou d'un disjoncteur se détériore progressivement nous l'effet des arcs électriques qui s'amorcent k chaque fois que les contacts s'écartent lorsque l'on coupe le courant. On connait déjà, pour remédier à ces inconvénients, des dispositifs tels que des bobines de soufflage magnétique de l'arc, des dispositifs pour accélérer la vitesse d'éloignement des contacts, ou encore l'utilisation de contacts auxiliaires. L'invention apporte une nouvelle solution à ce problème par an dispositif doit l'impédance peut varier très rapidement et dans un rapport important. Elle s'applique à un conducteur métallique incorporé dans un circuit électrique et en forme de ressort à boudin à spires séparées à l'état libre. Selon l'invention le dispositif colporte des moyens pour comprimer le ressort jusqu'à l'état à spires jointives en mainte- nuant une pression de contact entre les spires, position pour laquelle le conducteur présente une très faible résistance et une inductance nulle, et des moyens pour relâcher brusquement la compression et ramener le conducteur à un état à spires séparées, position pour laquelle il présente une résistance supérieure et une certaine inductance. Selon l'invention également, dans une application du dispositif à impédance variable à un appareil de coupure d'un circuit électrique, le conducteur en forme de ressort est mis en série dans le circuit à couper, et l'un des contacts dé l'appareil de coupure est lié mécaniquement an conducteur en forme de ressort, de telle sorte que les contacts soient au collage pour la position comprimée des ressorts, la détente du ressort entraînant à la fois la sépara- tion des contacts et l'introduction d'une impédance supplémentaire dans le circuit à couper. Selon l'invention encore, dans une autre application à un générateur de tension électrique, le conducteur en forme de ressort est enroulé autour d'un aimant permanent, la tension électrique étant recueillie entre les extrémités du conductear en forme de ressort à chaque fois que le ressort passe de l'état spires séparées à l'état spires jointives, ou inversement. L'invention va maintenant être décrite avec plus de dé- tails en se référant à des modes de réalisation particuliers donnés titre d'exemples et représentés par les dessins annexés. Les figures 1 et 2 représentent une section par un plan diamètral d'un conducteur électrique en forme de ressort à boudin. Sur la figure I le conducteur est comprimé à spires Jointives. Sur la figure 2 les spires sont séparées. Les figures 3 et 4 représentent de façon simplifiée l'application du conducteur à impédance variable à un appareil de coupure de courant. Sur la figure 3 le circuit électrique est fermé0 Sur la figure 4 le circuit est ouvert. En se référant aux figures i et 2, le conducteur 1 est une bande métallique d'épaisseur e et de largeur 1 enroulée Sur chant sur un diamètre moyen D pour fermer un ressort à boudin de n spires. Il est connecté à l'une de ses extrémités, à un conducteur 2, et à un conducteur 3 à son autre extrémité. Dans la position de la figure 1, le ressort est comprimé jusqu'à ce que les spires soient jointives, et le conducteur 1 se comporte électriquement comme une portion rectiligne de tube. d'é- paisseur 1, de diamètre moyen D et de longueur neO Incorporé dans un circuit électrique, le conducteur i présente donc la résistance d'un conducteur de faible longueur ne, et de forte section IT D1 sa résistance est donc faible et son inductance nulle ; son impé- dance est donc particulièrement faible. Si au contraire, selon la figure 2, les spires sont sépa- rées, le courant doit parcourir toute l'hélice, et le conducteur 1 présente la résistance d'un conducteur de grande longueur n # D et de faible section le 3 sa résistance est donc accrue, et comme en outre le circuit est bobiné, il présente une inductance importante; l'impédance totale est donc élevée. En se référant maintenant aux figures 3 et 4, l'appareil représenté est un disjoncteur destiné à couper le circuit entre les conducteurs d'entrée et de sortie 10 et 11. Le boitier isolant 12 comporte une chambre supérieure de commande et une chambre inférieure de coupure. Le conducteur 10 est branché sur la borne 14 du contact fixe 15 ; le contact fixe 15 est cependant susceptible d'un léger mouvement dans le boîtier par écrasement ou détente de la rondelle élastique 16. Le contact mobile 17 est porté par la tige 18 d'un piston 19 coulissant dans la chambre supérieure du boîtier 12. Le conducteur 20 enroulé en ressort à boudin est disposé entre le piston 19 et la cloison 22 qui sépare les deux chambres du boitier,avec interposition d'une rondelle isolante élastique 23.La borne 25 sur laquelle est branché le conducteur 11 est reliée à la spire supé- rieure du ressort 20 par une tresse souple 26 tandis que la spire inférieure du ressort est reliée au contact mobile 17 par une autre tresse souple 27. Le boitier comporte aussi un dispositif de verrouillage du piston 19 ; il est formé par un pêne 28 coulissant dans la paroi, et constituant le noyau mobile d'un circuit magnétique commandé par le bobinage 30. L'ensemble est complété par un poussoir d'armement 32. Dans la position circuit fermé, représentée par la figure 3, le piston 19 est abaissé en comprimant le -ressort 20, et il est retenu dans cette position par le pêne 28. La légère compression de la rondelle 23 maintient les spires jointives du ressort 20 en l6- gère compression les unes contre les autres. Le courant circule alors entre les bornes 25 et 14 par le contact 15, le contact 17, la tresse 27, le ressort 20 se comportant comme un conducteur rec tiligne tubulaire à impédance pratiquement nnlle, et la tresse 26. Pour provoquer l'ouverture du circuit et la coupure du courant, on excite le bobinage 30 qui attire le pêne 28 et libère le piston 19. La détente du ressort 20 sépare les contacts 15 et 17, et en même temps les spires se séparent, ce qui introduit immédia- testent une résistance obsique supplémentaire dans le courant coupsse, et une inductance importante. Il en résulte, juste au moment de la coupure, une diminution de l'intensité à couper et une réduction de l'arc qui aurait eu tendance à s'établir au moment de la séparation des contacts. Le réarmement da disjoncteur et la fermeture du circuit sont ensuite obtenus en enfonçant le poussoir 32 jusqu'à enclenchement du piston 19 par le péne 28 libéré par la mise au repos de la bobine 30. Bien entendu, l'invention n'est pas strictement limitée au iode de réalisation simplifié qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais elle couvre également les modes-de réalisatien qui n'en différeraient que par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents. C'est ainsi que l'on pourrait concevoir d'autres dispositions relatives des contacts fixes et mobiles ou d'autres moyens pour comprimer le ressort jusqu'à une position à spires jointives et d'autres moyens pour reltcher brusquement la compression du ressort. La disposition fondamentale dans le contac- teur qui a été décrit sommairement est que le dispositif à impédance variable est mis en série dans le circuit à couper, et que la posi- tion circuit fermé des contacts correspond à la position spires jointives du conducteur en forme de ressort. On peut également concevoir d'autres applications au dis- positif à impédance variable résultant du passage brusque de l'état à spires jointives à impédance négligeable à l'état à spires séparées présentant une forte impédance. On peut ainsi cancevoir, à partir d'un tel dispositif, an générateur de tension électrique instan tandem en associant le conducteur enroulé en forme de ressort à un aimant permanent passant à l'intérieur du ressort ainsi formé. A chaque variation brusque d'impédance, il apparaîtra une tension, et ni les extrémités du ressort sont reliées à des électrodes, on pourra obtenir rme étincelle entre les électrodes. On pourra ainsi par exemple réaliser un briquet dans lequel une gachette entraînera dtabord la compression du ressort jusqu'à sa position à spires Jointives, puis sa détente brusque, le passage dans le champ magnétique d'éléments d'une impédance nulle à une impédance notable induira une tension suffisante pour faire jaillir une étincelle entre.les électrodes. Cette étincelle pourra bien entendu être utilisée pour alluner par exemple un jet de gaz s'échappant d'un ré servoir ouvert par le même mouvement de la gachette. REVENDICATIONS 1 - Dispositif à impédance variable, constitué par un con- ducteur métallique incorporé dans un circuit électrique et en forme de ressort à boudin à spires séparées à I' état libre, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour comprimer le ressort jusqu'à l'état à spires jointives en maintenant une pression de contact entre les spires position pour laquelle le conducteur présente une très faible résistance et une inductance nulle, et des moyens pour relâcher brusquement la compression et ramener le conducteur à un état à spires séparées, position pour laquelle il présente une résistance supérieure et une certaine inductance. 2 - Dispositif à impédance variable selon revendication 1, caractérisé par le fait que le conducteur en forme de ressort est constitué par l'enroulement sur chant d'une bande mince 3 - Appareil de coupure d'un circuit électrique utilisant le dispositif à impédance variable selon revendication 1, caractérisé par le fait que le conducteur en forme de ressort est mis en série dans le circuit à couper, et par le fait que l'un des contacts de l'appareil de coupure est lié mécaniquement au conducteur en forme de ressort, de telle sorte que les contacts soient aa collage pour la position comprimée du ressort, la détente du ressort entrainant à la fois la séparation des contacts et l'introduction d'une impédance supplémentaire dans le circuit à couper. 4 - Générateur d'une tension électrique instantanée, utilisant le dispositif à impédance variable selon revendication 1, ca ractérisé par le fait que le conducteur en forme de ressort est enroulé autour dtun aimant permanent, la tension électrique étant recueillie entre les extrémités du conducteur en forme de ressort, à chaque fois que le ressort passe de l'état spires séparées à l'état spires jointives ou inversement. 5 - Appareil générateur d'étincelle électrique, utilisant le générateur de tension selon revendication 4, caractérisé par le fait que les extrémités du conducteur sont reliées en permanence à des électrodes.