Brevet FR2600464A3 — publié le 19871224

FR 2600464 A3 19871224 FR 8708237 A 19870612 Dispositif de commande d'éléments de résistance électrique armés La présente invention concerne un dispositif de commande d'éléments de résistance électrique armés. On connalt des éléments de résistance électrique armés constitués d'un élément de résistance électrique logé dans une gaine mé5 tallique ou "armature" et maintenu isolé électriquement des parois de cette dernière qui est connectée à la terre. Bien entendu, l'élément de résistance est conçu pour fonctionner correctement dans les conditions d'utilisation prévues qui dépendent de l'usage auquel il est destiné (fonctionnement dans l'eau ou dans l'air). Malgré une conception correcte, une isolation soignée et les tests et contr8les de fonctionnement auxquels il est soumis, il est possible que, pour des raisons accidentelles telles qu'un vice de matière, une erreur ou un usage impropre de l'appareil, l'élément de résistance électrique fonctionne dans des conditions différentes et 15 plus sévères que celles pour lesquelles il est prévu, ce qui provoque presque toujours une détérioration rapide, une éventuelle altération d'autres pièces de l'appareil sur lequel l'élément de résistance est monté, un incendie, etc. Si, par exemple, un éliment de résistance prévu pour fonc20 tionner dans l'eau est utilisé dans l'air, l'absence de refroidissement assuré par le liquide se traduit par une élévation rapide de la température dans la zone concernée, ce qui peut avoir des conséquences néfastes sur l'élément de résistance proprement dit et sur l'ensemble de l'appareil sur lequel il est monté. Pour remédier à cet inconvénient, il a déjà été proposé de surveiller la déformation d'un élément de résistance électrique défectueux et d'utiliser cette déformation pour commander un élément de coupure du circuit d'alimentation électrique. En pratique, un commutateur unipolaire, monté en série avec l'une de ses deux bornes, est 30 monté sur le socle par l'intermédiaire duquel l'élément de résistance est connecté à l'appareil dont il fait partie. Ce commutateur est commandé par une tige dont l'extrémité est appliquée à un point éloi- -2 gné de l'élément de résistance. Lorsque l'élément de résistance électrique est défectueux, il chauffe anormalement et se déforme. La tige transmet cette déformation au commutateur qui coupe le circuit d'alimentation électrique de l'élément de résistance. Ce dispositif résout de manière satisfaisante le problème de la commande d'un élement de résistance électrique armé, en ce qu'il présente un haut degré de fiabilité et une vitesse de réponse tout aussi élevée, mais il se heurte également à certaines limites qui sont en particulier les suivantes: - le contact du commutateur est normalement fermé pour permettre au courant (10 à 16 A), qui alimente la résistance, de passer, et il doit donc être conçu de façon appropriée; - une seule phase est interrompue, ce qui peut poser un problème en cas de court-circuit entre l'élément de résistance et la 15 gaine, car cela signifie qu'une partie de l'éliment de résistance est directement reliée à la terre. Pour remédier à ce dernier inconvénient, il a été proposé d'utiliser soit deux commutateurs unipolaires commandés par deux tiges séparées, soit un commutateur bipolaire commandé par une seule 20 tige. Si ces deux procédés résolvent effectivement le problème d'interruption des deux phases, ils reviennent également plus cher en raison du nombre de composants nécessaires et de la plus grande complexité des opérations de montage. Un autre dispositif connu destiné à surveiller le mauvais 25 fonctionnement d'un élément de résistance électrique armé consiste à relier à l'une des extrémités de l'élément de résistance, en série avec cet élément, un fusible dont le rôle est de couper le circuit d'alimentation électrique si la température d'utilisation de l'élément de résistance augmente. Cette réalisation présente un inconvénient, à savoir qu'elle comporte tous les désavantages inhérents à l'interruption d'une seule phase, en raison de la difficulté pratique, due à des raisons de conception, d'implanter deux fusibles aux deux extrémités de l'élément de résistance. Un autre inconvénient réside dans le délai très long néces- saire au fusible pour se déclencher lorsque la défaillance s'est produite. Un autre inconvénient réside en ce que le contact entre le fusible et son siège est souvent incertain, ce qui peut être à l'ori5 gine d'une élévation thermique anormale du fusible et en provoquer le déclenchement même si l'élément de résistance fonctionne correctement. Le but de la présente invention est de remédier à tous ces inconvénients en fournissant un dispositif pour commander un élément 10 de résistance armé, qui fonctionne de manière sûre et fiable, qui peut interrompre les deux phases, qui est à action rapide et enfin qui est d'un prix de revient réduit et peut être monté de façon rapide et économique, même sur un élément de résistance armé déjà assemblé. A ces fins, un dispositif de commande d'éléments de résistance électrique armés conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un fusible thermique connecté en série avec le circuit d'alimentation de l'élément de résistance armé et associé à une résistance de chauffage électrique alimentée par l'intermédiai20 re du contact d'un commutateur normalement ouvert qui est fermé par un élément d'actionnement sensible à la déformation de l'élément de résistance armé. Une réalisation préférée de la présente invention est décrite en détail ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en référence 25 aux figures annexées qui représentent: - la Fig. 1, sous forme schématique, un élément de résistance muni du dispositif de commande conforme à l'invention; et la Fig. 2, sous forme détaillée, le circuit de commande à échelle agrandie. Comme indiqué sur les figures, le dispositif conforme à l'invention, désigné schématiquement par 1, est disposé contre un élément de résistance armé qui est désigné dans son ensemble par 2 et qui comprend une spirale en nickel-chrome 3 logée dans une gaine métallique tubulaire 4 et maintenue centrée axialement par un isolant 35 en oxyde de magnésium 5. Les deux extrémités des bornes de résistance armée 7, 7' dépassent pour permettre de les connecter au réseau d'alimentation électrique extérieur. Entre les deux bornes 7, 7' de l'élément de résistance armé 2 et les connexions 8 aux réseau extérieur sont disposés deux fusi5 bles thermiques 9, 9', chacun d'eux étant affecté à une résistance de chauffage 10, 10'. Les deux résistances. 10O, 10' sont connectées en parallèle entre l'une des deux connexions 8 et l'une des deux bornes 7 de l'élément de résistance armé 2 par l'intermédiaire d'un microrupteur 11 qui est normalement ouvert, mais qui est fermé par une ti10 ge de commande 12 reliée à une boucle de l'élément de résistance 2 éloignée du socle 6. Le mode de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention est le suivant: Lorsque les conditions de fonctionnement sont correctes, les 15 deux bornes 7, 7' de l'élément de résistance 2 sont alimentées à travers les deux fusibles thermiques 9, 9', tandis que les deux résistances 10, 10' ne sont pas alimentées tant que le commutateur 11 est ouvert. Si un fonctionnement anormal apparaît et provoque une sur20 chauffe de l'élément de résistance armé 2 et sa déformation consécutive, la tige 12 est déplacée axialement dans le sens de la flèche 13 de la Fig. 2 et elle ferme le microrupteur 11. Les deux résistances 10, 10' sont alors alimentées, elles chauffent et font fondre les deux fusibles thermiques 9, 9' qui in25 terrompent l'alimentation de l'élément de résistance armé 2. Il ressort de ce qui précède que, par rapport aux dispositifs de commande classiques, le dispositif conforme à l'invention est avantageux en ce que: - en n'utilisant qu'un seul commutateur unipolaire 11, il 30 permet d'interrompre les deux phases de l'élément de résistance armé 2 en cas de fonctionnement anormal en provoquant la déformation, - il est d'un fonctionnement fiable, car il n'existe pas, entre les fusibles thermiques 9, 9' et leurs sièges respectifs, de risque de mauvais contact susceptible de provoquer un déclenchement 35 inopportun du dispositif lorsque l'élément de résistance fonctionne correctement, - il est d'un déclenchement rapide, car, étant donné que le courant ne passe pas normalement à travers les résistances 10, 10', elles peuvent être conçues pour des valeurs de courant leur permet5 tant de chauffer très rapidement après la fermeture du microrupteur 11, - il est très rapide à monter, car l'unité peut être conçue sous la forme d'un bloc qui peut être installé rapidement, même sur des éléments de résistance classiques, sans qu'aucune modification 10 particulière ne soit nécessaire, - il est d'une conception économique, car les matériaux utilisés ne sont soumis à aucune contrainte en cas de fonctionnement normal de l'élément de résistance, mais uniquement lors des brèves périodes instantanées nécessaires à la fonte des fusibles thermi15 ques; en particulier au moment du déclenchement, le microrupteur 11 et les résistances 10, 10' sont parcourus par un courant faible (environ 1 A), ce qui est nettement inférieur au courant normal traversant l'élément de résistance armé 2, - il assure, en toutes circonstances, l'interruption des 20 deux phases de l'élément de résistance armé. Dans l'exemple illustré, deux résistances 10, 10' sont représentées pour chauffer les deux éléments de résistance 9, 9' et l'ensemble est encastré dans un bloc 14 de matériau thermoconducteur en ciment diélectrique. Cependant, il est possible de ne prévoir 25 qu'une seule résistance pour chauffer les deux fusibles thermiques. Le dispositif conforme à l'invention peut également être utilisé dans des ensembles formés de deux éléments de résistance armés qui peuvent être alimentés individuellement ou simultanément selon les besoins. Aux deux éléments de résistance armés, qui ont respectivement une borne interconnectée, sont associées deux tiges séparées qui actionnent deux microrupteurs unipolaires séparés logés dans un dispositif unique qui emploie trois fusibles thermiques chauffés par uneou plusieurs résistances. - 6 - 2600464 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'éléments de résistance électrique armés, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un fusible thermique (9, 9') connecté en série avec le circuit d'alimentation de l'élément de résistance armé (2) et associé à une résistance de 5 chauffage électrique (10, 10') alimentée par l'intermédiaire du contact d'un commutateur normalement ouvert (11) qui est fermé par un élément d'actionnement (12) sensible à la déformation de l'élément de résistance armé (2). 2. Dispositif de commande conforme à la revendication 1, ca10 ractérisé en ce que l'élément d'actionnement (12) est constitué par une tige reliée mécaniquement à l'élément de résistance armé (2) en un point éloigné de ses bornes (7, 7'). 3. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le fusible thermique (9, 9') et sa résistance de chauffage 15 (10, 10') sont encastrés dans un bloc (14) en matériau thermoconducteur, mais isolant électriquement. 4. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux fusibles thermiques (9, 9') connectés en série avec les deux bornes (7, 7') de l'élément de résistance armé (2). 5. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance de chauffage connectée en série (10, 10') et le microrupteur (11) sont connectés en parallèle avec le fusible thermique correspondant (9, 9'). 6. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en 25 ce qu'il comprend, pour les deux fusibles thermiques (9, 9'), deux résistances de chauffage (10, 10') connectées en parallèle. 7. Dispositif conforme à la revendication 4 et/ou 5, caractérisé en ce que les fusibles thermiques (9, 9'), la ou les résistances de chauffage (10, 10') et le microrupteur (11) sont tous logés 30 dans un bottier unique qui peut être relié aux bornes (7, 7') d'un élément de résistance armé classique (2) et qui est muni de connecteurs (8, 8') permettant de le raccorder au réseau électrique extérieur.