Brevet FR2725082A1 — publié le 19960329

La présente invention se rapporte à un dispositif de limitation de puissance destiné à limiter la puissance délivrée à une installation électrique. Un tel dispositif permet de déconnecter l'ins- tallation électrique située en aval de celui-ci dès qu'un seuil d'intensité prédéterminé est atteint. Il existe dans l'état de la technique divers types de dispositifs adaptés pour limiter la puissance fournie à une installation électrique. De tels dispositifs permettent par exemple de proposer à un client une solution alternative à une suspension de fourniture d'énergie électrique en cas de non paiement des factures d'énergie, en limitant sa consommation. A cet effet, un disjoncteur de limitation de puissance réglé à une faible intensité peut être installé dans une habitation à la place d'un disjoncteur classique. Un tel disjoncteur de limitation de puissance est d'une utilisation simple car il peut être réenclenché par le client après avoir disjoncté, mais présente l'inconvénient de nécessiter un montage complexe. On peut également utiliser un fusible ayant une intensité normale déterminée en fonction de la limitation choisie et disposé à un emplacement non accessible par le client. Un tel fusible est d'un montage très aisé mais présente l'inconvénient de provoquer une coupure définitive de l'alimentation en cas de dépassement du seuil d'intensité. La présente invention vise à pallier les inconvénients cités en proposant un dispositif de limitation de puissance permettant de limiter la consommation d'une installation électrique et de protéger cette installation contre des élévations importantes et brusques de courant. Elle a donc pour objet un dispositif de limitation de puissance pour installation électrique, caracté risé en ce qu'il comporte, montés en série dans un boîtier commun entre deux bornes de connexion de ce boîtier à ladite installation, des premiers moyens de limitation de courant, réenclenchables automatiquement, adaptés pour intervenir lorsque l'intensité du courant d'alimentation de ladite installation atteint une première valeur de seuil correspondant à la valeur maximale de l'intensité du courant autorisée à circuler dans ladite installation et des seconds moyens de coupure de courant, non réenclenchables, ayant un temps de réponse inférieur à celui des premiers moyens de limitation de courant et adaptés pour intervenir lorsque la valeur instantanée du courant d'alimentation atteint une seconde valeur de seuil supérieure à ladite première valeur de seuil. Selon une autre caractéristique de l'invention, les premiers moyens de limitation de courant comportent un interrupteur à résistance thermique. Avantageusement, l'interrupteur comporte, dans une enveloppe en matériau isolant, un contact mobile, un contact fixe et un organe d'actionnement en relation d'échange thermique avec la résistance thermique et coopérant avec le contact mobile de manière à le déplacer entre une position fermée de passage de courant dans laquelle le contact mobile s'appuie sur le contact fixe et une position ouverte de limitation de courant. Selon une autre caractéristique de l'invention, le contact mobile et le contact fixe comportent respectivement une lame conductrice et une patte de contact, fixées chacune par une de leurs extrémités sur un support et s'appuyant l'une sur l'autre en position fermée par leur extrémité libre, et l'organe d'actionnement comporte un bilame à action brusque fixé au niveau de sa zone médiane sur un ergot ménagé sur le support. De préférence, l'interrupteur comporte des première et seconde broches en matériau conducteur traver sant une extrémité de l'enveloppe et étant respectivement prolongées à l'intérieur de l'enveloppe par la lame conductrice et par la patte de contact, la seconde broche étant repliée à partir de ladite extrémité vers une extrémité opposée de l'enveloppe et comportant un organe de liaison mécanique et de connexion électrique avec les seconds moyens de coupure de courant, la première broche traversant un orifice ménagé dans une borne de connexion du boîtier avec l'installation. Avantageusement, les seconds moyens de coupure de courant comportent un fusible muni de deux embouts de connexion, un de ses embouts étant relié à l'organe de liaison mécanique et de connexion électrique de l'interrupteur, l'autre embout traversant un orifice ménagé dans une borne de connexion du boîtier avec l'installation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif de limitation de puissance selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe des premiers moyens de limitation de courant du dispositif représenté sur la figure 1, en position fermée de passage de courant; et - la figure 3 représente une vue en coupe des premiers moyens de limitation de courant du dispositif représenté sur la figure 1, en position ouverte de limitation de courant. Sur la figure, 1 on a représenté un dispositif de limitation de puissance selon l'invention, désigné par la référence générale 10. Le dispositif 10 de limitation de puissance est destiné à être installé sur le réseau d'alimentation en amont d'une installation électrique, telle qu'une installation électrique d'une habitation, de façon à limiter la puissance qui lui est fournie. Ce dispositif 10 comporte des premiers moyens de limitation de courant 12 et des seconds moyens de coupure de courant 14. Les premiers moyens 12 de limitation de courant et les seconds moyens 14 de coupure de courant sont disposés en série et placés dans un boîtier commun 16, fictivement cassé sur cette figure 1, ayant de préférence des dimensions identiques à celles d'un fusible classique. Le boîtier 16 comporte un corps cylindrique 18, en céramique, entourant les premiers moyens 12 de limitation de courant et les seconds moyens 14 de coupure de courant. Le corps cylindrique 18 est muni à chacune de ses extrémités de deux bornes de connexion 20 et 22 du boîtier 16 avec l'installation, reliées respectivement aux premiers moyens 12 de limitation de courant et aux seconds moyens 14 de coupure de courant. De préférence, les bornes 20 et 22 sont serties à chaud sur le corps 18 du boîtier 16. Avantageusement, chaque borne de connexion 20 et 22 du boîtier 16 est pourvue d'un orifice axial, respectivement 24 et 26, ménagé dans sa paroi d'extrémité. Les premiers moyens 12 de limitation de courant comportent une enveloppe 28 sensiblement parallélépipédique en matériau isolant, tel qu'un matériau plastique, dans laquelle est disposé un interrupteur, qui sera décrit en référence aux figures 2 et 3. L'enveloppe 28 est munie sur une de ses extrémités 30 d'une première et d'une seconde broches 32,34 en matériau conducteur traversant l'enveloppe 28 et reliées chacune à l'interrupteur. L'extrémité libre de la première broche 32 des premiers moyens 12 de limitation de courant traverse l'orifice 24 de la borne de connexion 20 du boîtier 16, et est soudée à la face externe 36 de cette borne 20 de façon à réaliser une connexion électrique entre cette borne 20 et l'interrupteur. L'extrémité libre de la seconde broche 34 est repliée et se prolonge à partir de l'extrémité 30 de l'enveloppe 28 vers une extrémité opposée 38, représentée en pointillés, au niveau de laquelle cette broche 34 comporte un organe de liaison mécanique et de connexion électrique constitué par une douille 40 cylindrique destinée à coopérer avec les seconds moyens 14 de coupure de courant. Les seconds moyens 14 de coupure de courant comportent un fusible constitué de façon connue par un fil d'alliage, non représenté, enfermé dans une cartouche 42 cylindrique en céramique et dont les extrémités sont reliées à deux embouts de connexion 44 et 46, en matériau conducteur, fermant chaque extrémité de la cartouche 42. De préférence, le fusible constituant les seconds moyens de coupure de courant est un fusible dont le pouvoir de coupure se situe au dessus de 20000 ampères et dont l'intensité nominale se situe entre 5 et 20 ampères, de préférence 10 ampères. L'embout de connexion 44 traverse l'orifice 26, de la borne de connexion 22 du boîtier 16 de manière à réaliser une connexion électrique entre cette borne 22 du boîtier 16 et le fusible. En référence aux figures 2 et 3, les premiers moyens 12 de limitation de courant comportent un interrupteur, portant la référence générale 48. L'interrupteur 48 comporte un contact mobile, constitué par une lame conductrice 50, un contact fixe, constitué par une patte de contact 52 et un organe d'actionnement constitué par un bilame à action brusque 54, fixés sur un support 56. Cet interrupteur 48 est disposé dans l'enveloppe 28, de telle sorte que la lame conductrice 50 et le bilame 54 soient en relation d'échange thermique. La lame conductrice 50, de forme sensiblement rectiligne, est constituée par une résistance thermique. Elle est fixée par une de ses extrémités sur la première broche 32 et sur le support 56 par l'intermédiaire d'un rivet en cuivre 58. L'autre extrémité de la lame conductrice 50 porte un plot de contact et coopère avec une extrémité libre de la patte de contact 52, dont l'autre extrémité est fixée sur la seconde broche 34 et sur le support 56 par l'intermédiaire d'un second rivet en cuivre 60. En outre, la seconde broche 34 comporte une partie repliée 62 se prolongeant par une partie rectiligne 64 et par la douille 40 de réception de l'embout de connexion 46 du fusible 14. Par ailleurs, le support 56 comporte un ergot 66 sur lequel est fixé le bilame 54 par l'intermédiaire de sa partie médiane. Le bilame 54 présente une forme allongée de profil sensiblement concave, dont la concavité est tournée vers le support 56 en position fermée de passage de courant (figure 2), et dont la concavité est tournée vers la lame conductrice 50 en position ouverte de limitation de courant (figure 3), dans laquelle les deux extrémités 68 et 70 du bilame 54 coopèrent respectivement avec deux saillies 72 et 74 prévues sur la face de la lame conductrice 50 placée en regard du bilame 54 de manière à écarter l'extrémité libre de cette lame 50 de la patte de contact 52 par déformation de la lame 50. De préférence, la résistance thermique constituant la lame conductrice 50 et le matériau constitutif du bilame 54 sont choisis de telle sorte que le l'intensité de coupure de l'interrupteur 48 se situe sensiblement à entre 3,5 et 8 ampères, de préférence 5 ampères, de façon à limiter la puissance fournie à approximativement 1000 watts. Le dispositif de limitation de puissance 10 décrit ci-dessus est disposé en amont de l'installation électrique d'une habitation à la place d'un fusible classique, de préférence à un emplacement non accessible par le client. Le courant fourni par le réseau circule dès lors dans les premiers moyens 12 de limitation de courant et dans les seconds moyens 14 de coupure de courant. Le courant circule dans l'interrupteur 48 et en particulier dans la lame conductrice 50, constituée par la résistance thermique, qui s'échauffe. Du fait de la relation d'échange thermique entre la lame 50 et le bilame 54, l'énergie calorifique émise par la résistance thermique est transmise vers le bilame 54. Lorsque la valeur de l'intensité parcourant la lame conductrice 50 atteint une première valeur de seuil, fixée par exemple comme cela a été mentionné plus haut * 5 ampères, après un temps de réponse dû au laps de temps nécessaire pour que la résistance thermique et le bilame 54 s'échauffent, l'interrupteur 48 passe brusquement de sa position fermée de passage de courant vers sa position ouverte d'interruption de courant sous l'effet du changement brusque de concavité du bilame 54. En position ouverte, la concavité du bilame 54 est tournée vers la lame 50 et les extrémités 68 et 70 du bilame 54 repoussent les saillies 72 et 74 de la lame 50. Dès lors, la lame 50 est déformée et son extrémité libre s'écarte de la patte de contact 52 ce qui provoque une interruption de courant. La lame conductrice 50 n'étant plus parcourue par un courant, la résistance thermique et le bilame 54 se refroidissent. Après un second temps de réponse dû au laps de temps nécessaire pour que la résistance thermique et le bilame 54 se refroidissent, le bilame 54 revient dans sa position initiale et ses extrémités 68 et 70 s'écartent de la lame 50 qui revient alors dans sa position initiale. la courant circule donc à nouveau dans le dispositif et l'alimentation de l'installation électrique est à nouveau assurée, l'extrémité libre de la lame conductrice 50 s'appuyant sur la patte de contact 52. Bien entendu, les temps de réponse nécessaires respectivement pour le passage de la position fermée à la position ouverte et de la position ouverte à la position fermée sont déterminés en choisissant de façon appropriée les matériaux constitutifs de la résistance thermique et du bilame. Par exemple, les temps de réponse à l'ouverture et à la fermeture sont égaux et sont sensiblement de 1 mn. Le fusible constitutif des seconds moyens 14 de coupure de courant présente de façon connue un temps de réponse très faible et inférieur à celui de l'interrupteur 48. Ainsi, lorsqu'apparaît une élévation brusque de la valeur instantanée du courant circulant dans le dispositif, supérieure au seuil d'intervention des premiers moyens de limitation et susceptible d'endommager l'installation électrique branchée en aval, le fil d'alliage contenu dans la cartouche 42, est rompu avant l'ouverture de l'interrupteur 48 en raison du temps de réponse de celui-ci, ce qui provoque une coupure d'alimentation, et permet de protéger l'installation branchée en aval et en amont du dispositif. Le dispositif qui a été décrit permet donc de limiter la puissance fournie à une installation électrique à une valeur de seuil prédéterminée, tout en autorisant un dépassement de ce seuil pendant un temps très bref, mais en protégeant cette installation contre des courts-circuits. En outre, ce dispositif est d'un montage très aisé et peut donc aisément être installé chez un client, dans le cas où celui-ci n'a pas acquité ses factures d'énergie, en remplacement d'un fusible conventionnel, ou être facilement remplacé par un fusible conventionnel après que le client ait payé ses dettes. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi que le boîtier dans lequel sont enfermés les premiers moyens de limitation de courant et les seconds moyens de coupure de courant peut comporter un corps en forme de parallélépipède rectangle muni au niveau de chacune de ses faces d'extrémité d'un couteau de contact électrique. C'est également ainsi que les valeurs de seuil peuvent être modifiées selon la limitation de puissance et la protection désirées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de limitation de puissance pour installation électrique, caractérisé en ce qu'il comporte, montés en série dans un boîtier (16) commun entre deux bornes (20,22) de connexion de ce boîtier (16) à ladite installation, des premiers moyens (12) de limitation de courant, réenclenchables automatiquement, adaptés pour intervenir lorsque l'intensité du courant d'alimentation de ladite installation atteint une première valeur de seuil correspondant à la valeur maximale de l'intensité du courant autorisée à circuler dans ladite installation et des seconds moyens (14) de coupure de courant, non réenclenchables, ayant un temps de réponse inférieur à celui des premiers moyens (12) de limitation de courant et adaptés pour intervenir lorsque la valeur instantanée du courant d'alimentation atteint une seconde valeur de seuil supérieure à ladite première valeur de seuil. 2. Dispositif de limitation de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens (12) de limitation de puissance comportent un interrupteur (48) à résistance thermique. 3. Dispositif de limitation de puissance selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'interrupteur (48) comporte, dans une enveloppe (28) en matériau isolant, un contact mobile (50), un contact fixe (52) et un organe d'actionnement (54) en relation d'échange thermique avec la résistance thermique et coopérant avec le contact mobile (50) de manière à le déplacer entre une position fermée de passage de courant dans laquelle le contact mobile (50) s'appuie sur le contact fixe (52) et une position ouverte de limitation de courant. 4. Dispositif de limitation de puissance selon la revendication 3, caractérisé en ce que le contact mobile et le contact fixe comportent respectivement une lame conductrice (50) et une patte de contact (52), fixées chacune par une de leurs extrémités sur un support (56) et s'appuyant l'une sur l'autre en position fermée par leur extrémité libre, et en ce que l'organe d'actionnement comporte un bilame (54) à action brusque fixé au niveau de sa zone médiane sur un ergot (66) ménagé sur le support (56). 5. Dispositif de limitation de puissance selon la revendication 4, caractérisé en ce que la lame conductrice (50) a un profil sensiblement rectiligne et en ce que le bilame (54) a un profil sensiblement concave, à concavité tournée vers le support (56) en position de repos de passage de courant, chaque extrémité (68,70) du bilame (54) coopérant avec ladite lame conductrice (50) de manière à ouvrir le contact avec la patte de contact (52) par déformation de ladite lame (50) sous l'effet du changement brusque de concavité du bilame. 6. Dispositif de limitation de puissance selon l'une des revendications 4 et 5 , caractérisé en ce que l'interrupteur (48) comporte des première (32) et seconde (34) broches en matériau conducteur traversant une extrémité (30) de l'enveloppe (28) et étant respectivement prolongées à l'intérieur de l'enveloppe (28) par la lane conductrice (50) et par la patte de contact (52), la seconde broche (34) étant repliée à partir de ladite extrémité vers une extrémité opposée de l'enveloppe (28) et comportant un organe de liaison mécanique et de connexion électrique (40) avec les seconds moyens (14) de coupure de courant, la première broche (32) traversant un orifice (24) ménagé dans une borne (20) de connexion du boîtier (16) avec l'installation. 7. Dispositif de limitation de puissance selon la revendication 6, caractérisé en ce que les seconds moyens de coupure de courant comportent un fusible (14) muni de deux embouts de connexion (44,46), un (46) de ses embouts étant relié à l'organe de liaison mécanique et de connexion électrique (40) de l'interrupteur (48), l'autre embout (44) traversant un orifice (26) ménagé dans une borne (22) de connexion du boîtier (16) avec l'installation. 8. Dispositif de limitation de puissance selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe de liaison mécanique et de connexion électrique de l'interrupteur (48) comporte une douille (40) de réception d'un embout (46) du fusible (14). 9. Dispositif de limitation de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la première valeur de seuil se situe entre 3,5 ampères et 8 ampères, de préférence 5 ampères, et en ce que la seconde valeur de seuil se situe entre 5 ampères et 20 ampères, de préférence 10 ampères.