Brevet FR2688935A1 — publié le 19930924

- Interrupteur thermique à lame bimétallique avec résistance de chauffage à couche épaisse _______________________________________________ L'invention se rapporte à un interrupteur thermi- que à lame bimétallique avec un premier support métallique portant un contact fixe et avec un second support métallique portant un contact à lame bimétallique chauffé par le courant à surveiller, les supports étant réunis par des attaches électriquement isolantes situées de part et d'autre d'un espace destiné aux contacts. La protection des transformateurs, par exemple des transformateurs pour lampes à basse tension, exige une protection efficace contre la surchauffe Lors d'avariede tels transformateurs peuvent rapidement atteindre des tempé- ratures excédant 1900 C Il s'est avéré que les interrupteurs thermiques usuels à lame bimétallique sont insuffisants en tant qu'interrupteurs de protection pour ce genre d'appareil, et ce pour deux raisons D'une part, la vitesse de réaction de l'élément de contact bimétallique chauffé par le courant parcourant l'interrupteur est insuffisante D'autre part, les interrupteurs de protection comportent en général des parties réalisées en plastique, comme par exemple une enveloppe en plastique, aptes à fondre ou à brûler à de telles températures. C'est pourquoi l'invention à pour but de créer -un interrupteur thermique à lame bimétallique ne présentant pas les désavantages indiqués. Ceci est obtenu pour un interrupteur thermique à lame bimétallique du genre défini plus haut au moyen d'une résistance de chauffage à couche épaisse agencée sur le second support, en contact thermique avec celui- ci et comportant au moins une résistance de chauffage connectée en série avec le contact à lame bimétallique La résistance à l'échauffement de l'interrupteur selon l'invention est tout d'abord obtenue en utilisant, comme il est dit dans la partie générique, un interrupteur thermique à lame bi- métallique connu comportant des supports de contact 2 - métalliques (interrupteur de protection TH de la firme Texas Instruments) Selon la caractéristique de l'invention, un élément de chauffage à couche épaisse est agencé sur l'un des supports La résistance en série située sur cet élément forme un chauffage additionnel pour l'élément de contact bimétallique Celui-ci est ainsi doublement chauf- fé D'une part l'élément de contact bimétallique est auto- chauffé par le courant qui le parcourt; d'autre part la résistance disposée en série réchauffe également l'élément de contact bimétallique Grâce à ce double chauffage, et comme la résistance placée en série de l'élément de chauf- fage à couche épaisse est placée directement sur le support de contact métallique, ce qui garantit un très bon contact thermique entre la résistance placée en série et l'élément de contact bimétallique, l'on obtient un temps de réaction particulièrement court de l'interrupteur de protection. De préférence, l'élément de chauffage à couche épaisse sera fixé par soudage, ce qui assure un contact thermique particulièrement efficace. Dans ce qui suit, une forme d'exécution de l'in- vention sera décrite plus en détail et à l'aide du dessin, dans lequel la figure 1 montre une vue latérale d'un interrup- teur thermique à lame bimétallique connu; la figure 2 montre une vue en plan de l'interrup- teur thermique de protection de la figure 1 avec son élé- ment de résistance à couche épaisse; et la figure 3 montre un schéma électrique de l'interrupteur de protection thermique à lame bimétallique selon l'invention. La figure 1 montre un interrupteur thermique à lame bimétallique 10 en principe connu Cet interrupteur comporte un premier support métallique 1 portant le contact fixe 3 de l'interrupteur Des plots 4, 5 en céramique réunissent le premier support 1 au second support 2 portant l'élément à lame bimétallique 6 et son contact mobile L'interrupteur fonctionne de manière connue, en ce 3 - que le courant électrique passe d'un support à l'autre au travers des contacts et de l'élément à lame bimétallique réalisé sous forme d'une lame à déclic, laquelle est montrée en une de ses positions Lorsque le courant devient trop important, la lame bimétallique à déclic s'échauffe suffisamment pour sauter en sa seconde position (non montrée) en laquelle le contact est ouvert. Selon l'invention le support supérieur 2 porte une résistance de chauffage à couche épaisse en forme de plaquettes 15 Cet élément de chauffage repose sur le sup- port 2, c'est-à-dire sur la surface supérieure 20 de celui- ci (figure 2) L'élément de chauffage 15 est fixé par sou- dage ou par collage sur la surface supérieure 20 du support, de manière à obtenir un bon passage de la chaleur de l'élément de chauffage 15 vers le support 2 et vers la lame bimétallique à déclic 6 L'élément de chauffage com- porte une résistance électrique Ri (figure 3), réalisée sur l'élément de chauffage à couche épaisse 15 au moyen de deux lignes de résistance 16 respectivement 17 Chaque ligne a une résistance d'environ 2 à 20 ohm, ce qui corres- pond à un ordre de grandeur de 1 à 10 ohm pour la résistan- ce Ri Les lignes de résistance se terminent chacune en une région de contact 19 de l'élément de chauffage à couche épaisse 15 Ces régions de contact 19 sont connectées électriquement avec le support 2 pour mettre Rl et l'inter- rupteur à lame bimétallique en série De préférence, le support 2 possédera deux rebords latéraux relevés 21 respectivement 22 D'une part ces rebords servent à position- ner l'élément de chauffage 15 On peut d'autre part placer un point de soudure sur chacune des surfaces 19 pour connec- ter cette surface 19 avec le rebord correspondant 21 respectivement 22; on réalise ainsi de façon simple la connection électrique de la résistance Rl avec le support 2 La résistance Rl contribue au chauffage rapide, respec- tivement à une réaction rapide de la lame bimétallique à déclic 6 lorsque le seuil de courant est atteint Dans ces conditions la trajectoire du courant à travers la résistance 4 - Rl et l'interrupteur passe de la surface de contact 18 à travers Ri vers les surfaces 19, ensuite vers le support 2 et par l'intermédiaire de la lame bimétallique à déclic 6 et des contacts 7 et 3 vers le support 1 respectivement vers un plot de contact 8 prévu sur celui-ci. On utilisera de préférence une résistance auxiliaire R 2 connectée en parallèle avec l'interrupteur bimétallique 3, 6, 7 et formée par une ligne à résistance 14 agencée sur l'élément de chauffage 15 Cette résistance d'une valeur de 10 à 100 kiloohm fait fonction de résistance de chauffage lorsque le contact est ouvert, c'est-à-dire une fois qu'il a été déclenché Cette résistance de chauf- fage empêche la fermeture de l'interrupteur par refroidisse- ment de la lame bimétallique à déclic. On obtient ainsi que l'interrupteur ne se ferme que lorsque le courant passant à travers l'interrupteur est entièrement interrompu La ligne de résistance 14 s'étend entre la surface de contact 18 et la surface de contact 13 sur l'élément de chauffage 15 Une connection électrique non-représentée (par exemple un fil métallique) doit être prévue entre la surface de contact 13 et le support 1. Une feuille ou une plaquette métallique, par exemple en cuivre, sera de préférence prévue entre le sup- port 2 et l'élément de chauffage 15 Lors de la soudure de l'élément de chauffage cette feuille protégera l'élément bimétallique de l'agent de mouillage, et elle améliore en outre la conductibilité thermique entre l'élément de chauffage et le support. - Revendications _______________ 1 Interrupteur thermique à lame bimétallique avec un premier support métallique ( 1) portant un contact fixe ( 3) et avec un second support métallique ( 2) portant un contact à lame bimétallique ( 6, 7) chauffé par le cou- rant à surveiller, les supports étant réunis par des attaches électriquement isolantes ( 4,5) situées de part et d'autre d'un espace destiné aux contacts, caractérisé par une résistance de chauffage à couche épaisse ( 15) agencée sur le second support ( 2), en contact thermique avec celui-ci et comportant au moins une résistance de chauffage (Rl) connectée en série avec le contact à lame bimétallique ( 3, 6, 7). 2 Interrupteur thermique à lame bimétallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second support ( 2) comporte des rebords ( 21) s'élevant latérale- ment et que la résistance de chauffage à couche épaisse ( 15) est placée entre les rebords ( 21) et munie de sur- faces de contact électriques ( 19) sur ses bords parallèles aux rebords. 3 Interrupteur thermique à lame bimétallique selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la résistance de chauffage à couche épaisse ( 15) comporte sur au moins une partie de sa face orientée vers le sup- port ( 2) un revêtement métallique pouvant être soudé, et qu'elle est fixée par soudure au support. 4 Interrupteur thermique à lame bimétallique selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la résistance de chauffage à couche épaisse ( 15) est fixée au moyen d'une colle thermo-conductrice au second support ( 2). Interrupteur thermique à lame bimétallique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance de chauffage à couche épaisse com- porte une résistance (Rl) formée par deux lignes conduc- 6 - trices ( 16, 17) ayant une résistance de 2 à 20 ohm chacune. 6 Interrupteur thermique à lame bimétallique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une seconde résistance de chauffage (R 2) connectée en parallèle avec le contact à lame bimétal- lique. 7 Interrupteur thermique à lame bimétallique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une feuille métallique ou une plaquette, de préféren- ce en cuivre, est agencée entre la résistance de chauffage à couche épaisse ( 15) et le support ( 2).