Brevet FR2517468A1 — publié le 19830603

L'invention concerne une lamelle fusible pour cartouches fusibles, dont la forme géométrique particu lière a pour effet que l'interruption ou la coupure d'un conducteur de courant dans le cas d'une surintensité ou d'un court-circuit s'effectue non seulement sous l'action de l'effet thermique que l'on utilise habituellement, mais également sous l'action de la mise en tension mécanique apparaissant simultanément. Le mécanisme connu d'action des fusibles réside dans le fait que dans une partie de la voie de courant se trouve monté en série un fil fusible qui supporte encore l'action thermique d'un courant nominal déterminé, mais coupe grace à sa fusion le conducteur dans le cas d'une action thermique qui dépasse l'action thermique associée à l'intensité du courant nominal. Ce mécanisme d'action fondamental est une caractéristique commune à tous les types de fusibles modernes, réalisés par ailleurs de dif férentes manières. On choisit différemment aussi bien les valeurs caractéristiques critiques, à savoir les valeurs de seuil, que la forme, à savoir la géométrie, du fil fusible dans différents domaines d'application, conformément aux exigences différentes.Les types de fusibles peuvent être regroupés selon des propriétés différentes, et notamment également selon le critère fondamental de la coupure. I1 existe des types de fusibles dans lesquels la coupure doit être toujours realisée lorsque le courant dépasse une valeur de seuil seulement légèrement supérieure à la valeur nominale, c'est-à-dire dans tous les cas lorsqu'il apparaît en général une surintensité; c'est le cas par exemple pour des types de fusibles possédant ce qu'on appelle la caractéristique gI. D'autres types - ceux par exemple qui correspondent à ce qu'on appelle la caractéristique aM - doivent pouvoir supporter une surcharge impulsionnelle et ne fondre que lorsqu'il apparaît un courtcircuit net. En tout cas la coupure dans tous les types con nus,qu'elle soit due à un courant de court-circuit ou bien parce qu'une surintensité dépasse une valeur d'intensité de seuil sur un intervalle de temps plus important que ne le permet la valeur de seuil de temps prescrite,s'effectue grâce au fait que la quantité de chaleur produite par la surintensité provoque la fusion du fil fusible. On doit pouvoir influer sur les conditions nécessaires à la fusion au moyen de plusieurs variables indépendantes et à ce sujet on a également développé pour des conducteurs fusibles des formes différentes du point de vue de leur géométrie. Les conducteurs fusibles en forme de lamelles sont en particulier appropriés pour avoir un réglage sur des critères et une possibilité d'adaptation à différentes conditions de fonctionnement; dans la voie de courant se trouve montée en série une lamelle constituée en un matériau conducteur, possédant une épaisseur et une largeur nominale uniformes à l'intérieur d'une plage de tolérances, la largeur réelle des différents tronçons comportant des évidements fournissant une section transversale réduite comparativement au produit de l'épaisseur par la largeur nominale.La lamelle est conformée de manière que la voie principale de courant s'étend parallèlement à l'axe longitudinal de la lamelle. Dans un ou plusieurs tronçons comprenant un ou des plans perpendiculaires à 1' axe longitudinal, la section transversale de la lamelle est par conséquent rétrécie, de sorte que dans -ces tron -çons, en raison du rétrécissement de la section transversale il apparat une densité de courant accrue et il faut s'attendre à un échauffement maximum.On peut former des évidements par des découp sur le bord de la lamelle, on peut réaliser par poinçonnage des trous à l'intérieur de la lamelle et on peut combiner ces deux possibilités à 1' intérieur d'un tronçon, cette combinaison pouvant être la même pour tous les tronçons, mais l'on peut obtenir égale ment des formes différentes les unes des autres dans les tronçons successifs suivant l'axe longitudinal de la lamelle. On peut avoir une seule découpe latérale dans un tronçon, on peut prévoir uniquement une perforation dans le tronçon suivant ou bien, contrairement à cela, on peut former différentes combinaisons des différents types d' évidements.La fusion doit par conséquent s'effectuer au niveau de ces rétrécissements de la section transversale et la forme des évidements, c'est-à-dire plutôt la forme des languettes conductrices de courant, à proprement parler des ponts de courant formes au moyen des évidements, doit permettre de déterminer ou tout au moins d'influer sur la forme ainsi que sur la direction de propagation de l'arc apparaissant. On peut choisir la forme et la direction des évidements de manière que les ponts de courant apparaissant dans les tronçons de section transversale rétrécie soient formés de façon symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la lamelle fusible ou par rapport à un axe parallèle à cet axe; dans ce cas, la voie locale de courant s'étendra également parallèlement à la voie principale de courant.Très souvent les évidements sont conformés de manière que 1e pont de courant ne possède pas un axe de symétrie parallèle à l'axe longitudinal de la lamelle fusible, mais que - il possède un axe de symétrie qui fait un angle aigu par rapport à l'axe longitudinal, cet axe de symétrie formant également simultanément la ligne barycentrique du pont de courant, ou - il est conformé de manière à ne présenter absolument aucune symétrie axiale; dans ce cas également le trajet ou la voie locale du courant s'étendra le long de la ligne barycentrigue du pont de courant, ladite ligne barycentrique pouvant être parallèle à l'axe longitudinal ou faire un angle aigu avec ce dernier. Le choix d'une forme particulière sert de même à influer de façon favorable sur la direction de propagation de l'arc et sur l'optimisation de la répartition de la chaleur. I1 existe par conséquent des lamelles fusibles dans lesquelles des rétrécissements de la section transversale sont réalisés dans des tronçons se succédant suivant l'axe longitudinal. De préférence, on peut adapter le pourcentage du rétrécissement de la section transversale à l'allure de la répartition de la chaleur dans la lamelle fusible: la section transversale des ponts de courant formés de cette manière doit être plus importante dans le tronçon, où lion doit s'attendre à l'echauffe- ment maximal, que dans les tronçons où l'on peut s'attendre à un échauffement plus faible.Si l'on prend le plan qui, disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal, partage la lamelle fusible en deux moitiés de longueurs égales, c'est-à-dire le plan médiateur comme plan de référence, alors les tronçons des deux côtes du plan médiateur doivent être réalisés de manière que la section transversale augmente de façon monotone en direction du plan médiateur et cette section transversale possédera sa valeur la plus faible dans le tronçon le plus éloigné du plan médiateur, et sa valeur maximale dans le tronçon le plus rapproché du plan médiateur et situé eventuellement dans ce dernier. Do plus, de préférence, la longueur, mesurée suivant l'axe longitudinal, des tron çons de section transversale rétrécie diminuent de façon monotone dans la même direction et que cette variation soit différente pour les deux moitiés, c'est-à-dire que les sections transversales soient de plus en plus importantes depuis une extrémité jusqu'au plan médiateur que les sections transversales des tronçons situées à une distance équivalente de l'autre côté. Ces formes de lamelles fusibles sont décrites de façon détaillée dans une demande de brevet déposée en Kongrie sous le NO 3601/81 en date du ler Décembre 1981. L'invention par du fait que les conditions de fonctionnement pour des lamelles fusibles peuvent être fortement améliorées si l'on trouve une géométrie selon laquelle les actions de forces électrodynamiques du courant circulant dans les ponts de courant ne se compensent pas réciproquement, et qu'il apparaisse au contraire une force électrodynamique résultante qui soit dirigée perpendiculairement à la voie principale du courant ; cette force résultante tendra alors à déplacer ce tronçon de la lamelle fusible, et , dans la section transversale rétrécie, il peut apparaître une rupture dans la texture du pont de courant, qui possède également une rigidité plus faible par suite de 1' accroissement de la température, avant que la fusion soit complètement réalisée. On peut obtenir ce mode d'action grâce au fait que dans les tronçons se succédant le long de l'axe longitudinal et possédant une section transversale rétrécie, les ponts de courant apparaissant sont conformés de ma nière que les lignes barycentriques desdits ponts de courant font un angle aigu avec l'axe longitudinal de la lamelle fusible, alors que dans les tronçons successifs, les sens , c'est- -dire les signes, des angles sont alternativement opposés.Lorsque les évidements sont conformés selon la demande de brevet antérieure déjà citée, déposée en Hongrie sous le NO 3601/81, l'action d'arrachement ou de rupture de la force différentielle électrodynamique peut être encore accrue par le fait que non seulement les sens des angles aigus sont alternativement opposés, mais que également la valeur, c'est-à-dire la grandeur de 1 angle n'est pas identique pour tous les tronçons: l'angle, que forme la ligne barycentrique du pont de courant respectif avec l'axe longitudinal de la lamelle fusible, augmentera de façon't,lonotone'pour des tronçons respectifs de plus en plus proches du plan médiateur de la lamelle fusible.Le terme limitatif "monotone" est placé entre guillemets, étant donné qu'une telle limitation n' a un sens que lorsque l'on est en présence de plus de quatre tronçons de section transversale rétrécie dans la lamelle fusible.S'iln'existe au total que trois tronçons, 1' angle est plus important dans le tronçon médian que dans les deux tronçons extérieurs. S'il existe au total quatre tronçons, deux tronçons sont plus proches, des deux côtés du plan médiateur que les deux autres tronçons, à savoir les tronçons extérieurs, et l'angle sera plus important dans les tronçons les plus rapprochés que dans les tronçons extérieurs. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés. Les figures représentent des lamelles fusibles dans lesquelles au total quatre tronçons possédant une section transversale rétrécie sont formés, mais ce qui est indiqué est valable de la même manière lorsqu'il n' existe que trois tronçons ou bien lorsqu'il existe plus de quatre tronçons La figure 1 représente des évidements possédant un contour en arc de cercle, tandis que la figure 2 représente des évidements possédant un contour en forme de ligne brisée. Les figures montrent les premier et second tron çons K1 et K2 de section transversale rétrécie, qui se succèdent à partir de I'extrémité supérieure Vf, et les premier et second tronçonsKî' et K2' de section transversale rétrécie qui se succèdent à partir de l'extrémité inférieure Va, et en outre le plan médiateur Sf disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal et les évidements dont les points marginaux PE et Pa délimitent la longueur du rétrécissement respectif de la section transversale, c'est-à dire les tronçons K1,....K1'. Dans les tronçons Kl,...,Kl', la direction du trajet local du courant est déterminé par la direction des lignes barycentriques Vs des ponts de courant apparaissant entre les évidements. I1 est visisble que les lignes barycentriques Vs des ponts de courant de tous les tronçons Kl,...Kl' font l'angle aigu pi avec l'axe longitudinal Ht, i étant égal à 1 ou 2 dans le cas représenté; s'il existe plus de quatre tronçons, i peut être supérieur à 2.Le sens de l'angle vi est négatif dans la moitié supérieure dans le premier tronçon K1 et dans la moitié inférieure dans le second tronçon K2', tandis qu'il est positif dans la moitié superieure dans le second tronçon K2 et dans la moitié inférieure dans le premier tronçon K1'. La direction des lignes barycentriques Vs aura par consé- quent des sens alternativement opposés successivement suivant l'axe longitudinal Ht. De même la valeur d'un angle pt donné est inférieure à la valeur de l'angle 'Pi+l succ6- dant au précédent en direction du plan médiateur Sf; lors- qu'il existe plus de quatre tronçons Rl,. .El', cette condition peut être formulée de la manière suivante: successivement en direction du plan médiateur Sf, la valeur de l'angle )oi augmentede façon monotone. Dans une forme de réalisation préférée, également la section transversale conductrice du courant des différents tronçons K1,...K1' osssde des valeurs croissantes de façon monotone en direction du plan média- teur Sf, et également la longueur des tronçons Kl,...Kl' de section transversale rétrécie diminue avantageusement de façon monotone en direction du plan médiateur Sf. Dans le cas d'une forme de réalisation avantageuse, les sections transversales correspondantes sont en outre plus importantes dans les tronçons de la même suite dans une moitié de la lamelle située par exemple entre l'extrémité supérieure Vf et le plan médiateur Sf, que dans l'autre moitié de la lamelle située par exemple entre l'extré- mité inférieure Va et le plan médiateur Sf. Cette caractéristique déjà connues en soi à été décrite de façon détaillée dans la demande de brevet antérieure déjà citée déposée en Hongrie sous le NO 3601/81. REVENDICATIONS 1. Lamelle fusible pour cartouches fusibles des tinées à être utilisées dans un dispositif dans lequel la voie principale de courant est parallèle à l'axe longitudinal de la lamelle fusible et dans laquelle il est prévu plus de deux tronçons de section transversale rétrécie, dans lesquels les languettes conductrices du courant, c' est-à-dire les ponts de courant, subsistant entre des evi- dements sont conformées de telle manière que leurs lignes barycentriques font un angle aigu par rapport à l'axe longitudinal de la lamelle fusible, caractérisé en ce que l'angle respectif (ri) entre l'axe longitudinal (Ht) de la labelle fusible et la ligne barycentrique respective (Vs) des ponts de courant des différents tronçons de section transversale rétrécie (K1,...,K1') possèdent des sens alternativement opposés dans la suite desdits tronçons (K1,...K1'), c'est-à-dire qu'à un angle positif (pi) dans le tronçon précédent (Ki) succède un angle négatif ( fil dans le tronçon suivant (Ki+1) et qu'à un angle négatif ( pi) dans le tronçon précédent (Ki) succède un angle positif (i+1) dans le tronçon suivant (Ki+l), i étant le numéro du tronçon considéré. 2. Lamelle fusible selon la revendication 1, caractérisée en ce que la valeur respective de 1' angle ('psi) formé entre l'axe longitudinal (Ht) de la lamelle fusible et les lignes barycentrique respective (Vs) des ponts de courant dans les différents tronçons(Kiavec i=1,2...) augmente de façon--monotone dans la suite desdits tronçons depuis l'extrémité (Vf, Va) de la lamelle fusible en direction du plan médiateur (Sf). 3. Lamelle fusible selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que dans la succession des tronçons (Ki) depuis l'extrémité (Vf,Va) de la lamelle fusible en direction du plan médiateur (Sf), la section transversale respective des tronçons respectifs (Xi) augmente de façon monotone et,de façon annropriee,la longueur respective des tronçons (Ki) diminue de façon monotone.