Brevet FR2758420A1 — publié le 19980717

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de protection basse tension à base de varistance. La présente invention a pour but de perfectionner les dispositifs de protection connus. Ce but est atteint selon la présente invention gracie à un dispositif de protection comprenant une varistance dans un boîtier type fusible de tableau. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la varistance est creuse et munie d'électrodes respectivement sur sa surface interne et sur sa surface externe. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, la varistance est associée à un déconnecteur thermique en série. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de protection conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, - la figure 2 représente une vue en coupc longitudinale d'un dispositif de protection conforme à un second mode de réalisation de la présente invention, et - la figure 3 représente une vue cn perspective d'une pince interne d'un dispositif conforme à ce second mode de réalisation. On aperçoit sur la figure 1 annexée, un dispositif de protection 10 conforme à la présente invention, comprenant deux électrodes d'extrémité 20, 30 en matériau électriquemcnt conducteur, séparées par un manchon externe 40 en matériau électriquement isolant. Ces électrodes 20, 30 définissent en combinaison avec le manchon 40 une chambre interne 42 qui loge une varistance creuse 50 associée à un déconnecteur thermique 60. Le dispositif illustré sur la figure 1 est centré sur un ase O-O. Les électrodes d'extrémité 20, 30 sont formées essentiellement d'un disque 22, 32, plan perpendiculaire à l'axe O-O, définissant l'extrémité du dispositif et d'une jupe cylindrique 24, 34, solidaire, dirigée respectivement vers l'intérieur du dispositif. Le manchon externe 40 est de préférence cylindrique de révolution. Il est placé entre les extrémités axiales des jupes 24, 34 précitées. La varistance 50 peut faire l'objet de diverses variantes de réalisation. Elle est formée de préférence à base de ZnO. Comme on l'a illustré sur la figure 1, la varistance 50 est creuse et cylindrique. Elle est pourvue de métallisations 52, 54, respectivement sur sa surface externe et sa surface interne. La métallisation externe 52 de la varistance 50 est reliée à une première électrode 20. La métallisation interne 54 est reliée à la seconde électrode 32 par l'intermédiaire du déconnecteur thermique 60. Ainsi, contrairement aux systèmes connus, la varistance 50 travaille radialement. De préférence, le déconnecteur thermique 60 est formé de deux fils ou languettes 62, 64 reliés respectivement à la métallisation interne 54 de la varistance 50 et à la seconde électrode 32. Les fils 62, 64 sont reliés entre eux par une soudure 66. Le fonctionnement général du dispositif est le suivant. Au repos, la varistance 50 est reliée en série du déconnecteur thermique 60 entre les électrodes d'extrémité 20, 30. Lorsqu'une surtension apparaît aux bornes d'une ligne reliée à l'une des électrodes, 20 par exemple, par rapport à une masse reliée à l'autre électrode, 30 par exemple, la résistance de la varistance 30 chute brutalement et permet une fuite à la terre du surcourant correspondant. Cependant, en cas de défaut de la varistance 50, avant de passer en court-circuit, par exemple en fin de vie de celle-ci, l'échauffement correspondant de la varistance 50 conduit à la fusion de la soudure 66 et de là à l'ouverture du déconnecteur thermique 60 afin d'isoler la varistance 50 en court-circuit et d'éviter que celle-ci ne perturbe la ligne correspondante. De préférence, le dispositif de protection conforme à la présente invention se présente sous forme d'un boîtier de fusible de tableau standard 14mm x 51mm. A cette fin, le diamètre de la varistance ZnO annulaire 50 est de préférence légèrement inférieure à 14mm et la hauteur ou longueur de la varistance 50 est de préférence de l'ordre de 25mm. Un tel dispositif de protection formant parafoudre peut être utilisé en entrée d'installations diverses car il a des caractéristiques de tenue à la foudre importante, contrairement à d'autres produits existant sur le marché. En outre, un tel dispositif de protection équipé d'un déconnecteur thermique 60 est en accord avec la norme NìC61-740/199z. La varistance 50 illustrée sur la figure 1 peut être obtenue selon différents processus de fabrication. A titre d'exemple non limitatif la varistance 50 peut être formée par usinage. Selon une autre variante, la varistance annulaire 50 illustrée sur la figure 1 peut être obtenue par pressage de poudre ZnO aux dimensions souhaitées. Après frittage, les métallisations 52, 54 sont obtenues par dépôt d'une pâte d'argent sur les surfaces externe et interne, suivies d'un recuit à 650 C. Le soudage des électrodes peut être réalisé à partir d'un mélange (étain, plomb, argent). Le parafoudre du type illustré sur la figure 1 correspond à un courant nominal In (20 chocs) de 20kA, bien supérieur aux produits de telle forme (ressemblant à un fusible) sur le marché dont le courant nominal ne dépasse pas généralement 100A. On a illutré sur la figure 2, un second mode de réalisation de dispositif de protection conforme à la présente invention. On retrouve sur cette figure 2, un dispositif de protection 10 comprenant deux électrodes d'extrémité 20, 30, en matériau électriquement conducteur, séparées par un manchon externe en matériau électriquement isolant 40. Le boîtier ainsi formé possède une chambre qui loge une varistance cylindrique creuse 50. Plus précisément encore, selon la figure 2, la première électrode 20 est formée d'un disque plan 22 perpendiculaire à l'axe O-O prolongé vers l'intérieur par une jupe annulaire 24. La surface axiale extrême 25 de cette jupe 24 repose contre l'une des extrémités axiales 41 du manchon isolant 40. La seconde électrode 30 comprend un anneau 32 plan perpendiculaire à l'axe O-O et centré sur celui-ci prolongé vers l'intérieur du dispositif par une jupe annulaire externe 34 qui recouvre la seconde extrémité 43 du manchon isolant 40. Par ailleurs, cette seconde extrémité 43 du manchon 40 possède une nervure 44 radiale interne accolée à la surface interne de l'anneau 32. La varistance annulaire 50 centrée sur l'axe O-O est placée entre un disque 70 en matériau électriquement isolant accolé au disque 22 de la première électrode 20 et la nervure 44 du manchon isolant 40. En outre, le dispositif illustré sur la figure 2 comprend une pince de contact 80, formant déconnecteur, placée dans l'orifice de l'anneau 32 ainsi que dans le canal formé par la nervure 44 et la varistance annulaire 50. La pince 80 est réalisée en matériau électriquement conducteur, de préférence en métal. La pince 80 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Elle est de préférence formée d'un disque plan 82 muni de plusieurs découpes radiales 84, par exemple quatre découpes équiréparties autour de son axe pour ménager des languettes 86 pliées sensiblement à 90 du disque 80, vers l'intérieur du dispositif de protection. Les languettes 86 se raccordent au disque 80 à proximité du centre de celui-ci. Les languettes 86 forment ainsi une structure élastique d'enveloppe globalement complémentaire de la surface interne de la varistance 50 et sont engagées à l'intérieur de celle-ci. Après assemblage, le disque 82 repose sur la surface externe de l'anneau 32. La pince 80 est en contact électrique (ou soudée) en 87, par les languettes 86, sur la métallisation interne 54 de la varistance 50. D'autre part, la pince 80 est fixée par soudure en 88 par le disque 82, sur la surface externe de l'anneau 32. Enfin, selon le mode de réalisation de la figure 2, le dispositif de protection comprend un ressort 90 situé entre la rondelle isolante 70 et la pince 80 pour solliciter celle-ci vers l'extérieur. Comme indiqué précédemment pour le premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, la varistance 50 est en outre soudée, par sa métallisation externe 52, en 53, sur la première électrode 20, plus précisément sur la surface interne de la jupe annulaire 24 de celle-ci. Le fonctionnement du dispositif de protection illustré sur la figure 2 est globalement identique à celui de la figure 1. Au repos, la varistance 50 est reliée électriquement en série du déconnecteur thermique 80 entre les électrodes 20, 30. Lors de l'apparition d'une surtension entre les bornes 20, 30, la résistance de la varistance 50 chute pour permettre l'écoulement du surcourant correspondant. En fin de vie de la varistance 50, I'échauffement résultant entraîne la fusion des soudures 87, 88 et l'expulsion de la pince 80 sous l'effet du ressort 90, pour isoler la varistance 50. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection de lignes électriques contre les surtensions, caractérisé par le fait qu'il comprend une varistance (50) dans un boîtier type fusible de tableau. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la varistance (50) est creuse et munie d'électrodes ou métallisation (52, 54) respectivement sur sa surface interne et sur sa surface externe. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la varistance (50) est associée à un déconnecteur électrique thermique (60, 80) en série. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le boîtier comprend deux électrodes d'extrémité (20, 30) en matériau électriquement conducteur séparées par un manchon externe (40) en matériau électriquement isolant définissant une chambre interne (42) qui loge la varistance (50). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la varistance est en ZnO. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend un déconnecteur thermique comportant deux fils ou languettes (62, 64) reliés entre eux par une soudure (66) et placés électriquement en série de la varistance (50). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend un déconnecteur thermique formé d'une pièce (80) soudée sur la varistance (50) et sollicitée par un ressort (90) en éloignement de celle-ci. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la pièce (80) comprend un disque (82) pourvu de plusieurs languettes (86) déformées par pliage. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le disque (82) est soudé sur une électrode d'extrémité du dispositif tandis que les languettes (86) sont en contact électrique (ou soudées) sur la varistance (50). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend un boîtier de diamètre 14mm et de longueur de l'ordre de 51mm. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la varistance (50) possède un diamètre inférieur à 14mm et une longueur de l'ordre de 25mm. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que la varistance (50) est réalisée par l'un des processus suivant 1) usinage ou 2) pressage de poudre aux dimensions souhaitées.