Brevet FR2782580A1 — publié le 20000225

L'invention présentée est un dispositif de sécurité qui protège des surtensions tout appareil fonctionnant à l'électricité suivant les modes de distribution (monophasé, triphasé, courant faible). Il se place en série entre la prise de distribution électrique et la fiche de raccordement de l'appareil à protéger et coupe quasi instantanément l'alimentation de celui-ci lors du passage d'une surtension. Son montage est composé de circuits électromagnétique pour provoquer et utiliser l'action d'une surintensité créée par la présence d'une surtension La protection contre les surtensions et leurs effets s'opèrent o10 traditionnellement, dans la plupart des cas, par le raccordement à la ligne de terre pour véhiculer vers le sol ces surtensions. Or, il arrive souvent que les lignes de terre soient devenues défectueuses depuis leurs installations. Il arrive aussi que la foudre provoque des remontées de tension sur des lignes de terre qui sont en parfait état ou qui sont défectueuses pour des raisons variées, dans tous ces cas ce procédé de raccordement s'avère alors totalement inefficace. Notre invention permet de remédier à cet inconvénient parce qu'il n'utilise pas la ligne de terre pour cet usage mais qui reste néanmoins présente dans le montage pour respecter les normes de sécurité en vigueur. Le principe du fonctionnement de sécurité est le suivant: Une surintensité, produite par la présence d'une surtension, provoque dans le circuit du montage un courant d'opposition instantané (phénomène de self- induction) qui bloque temporairement cette surtension pendant que cette même surintensité coupe le circuit. L'utilisation de cette réaction électro- magnétique temporaire exclut tout risque d'amorçage d'un arc conducteur (effet de résistance négative), qui aurait pour effet de ne pas couper le circuit et permettre le passage de la surtension. Dans le cas d'un courant biphasé+terre, le montage produit la surintensité requise de la façon suivante: Les deux conducteurs de courant sont chacun reliés à l'entrée d'une inductance constituée soit par l'enroulement d'un fil conducteur, soit par l'enroulement réalisé sur circuit imprimé. Ces inductances possèdent, chacune au milieu de leur enroulement, un coupe-circuit constitué soit par un fusible, soit par un disjoncteur. Les sorties de chacune des deux inductances sont connectées à un limiteur de tension qui est constitué soit par un éclateur à gaz, soit par une varistance. Le circuit de la ligne de terre pourvu d'une inductance, se -2- comporte, lorsqu'il est parcouru par des remontées de pics de tension variables induites par la foudre, en circuit de blocage par le phénomène de selfinduction. Selon des modes particuliers de réalisation: - la ligne de terre est équipée d'une inductance et ne comporte pas de fusible; elle n'est connectée ni à un éclateur à gaz, ni à une varistance; elle constitue un circuit indépendant sans coupure qui traverse cette inductance depuis l'entrée du montage jusqu'à sa sortie. - un interrupteur lumineux de marche-arrêt est placé dans le montage aux sorties des inductances. Il coupe manuellement les conducteurs du circuit o10 sauf de la ligne de terre. - Le raccordement au réseau biphasé+terre peut être réalisé soit par un conducteur multibrins équipé d'une fiche normalisée à cet usage, soit par une fiche secteur bi+terre incorporée au coffret, soit par des borniers fixés à l'intérieur du boitier. La sortie est effectuée soit par une prise normalisée avec terre15 enchassée dans le boitier soit par un conducteur multibrins muni d'une prise secteur bi+terre, soit par des bomiers placés à l'intérieur du coffret. - Dans le cas d'un courant triphasé: * le montage comprend cinq inductances: trois inductances sont placées dans les conducteurs de phase et possèdent des fusibles ou sont reliées à un disjoncteur, une autre inductance est utilisée pour le conducteur du neutre et une autre pour le conducteur de terre, ces deux dernières ne possédant pas de fusible. * les trois éclateurs ou varistances utilisés doivent être calibrés en fonction de la tension de ce courant. Ils doivent aussi pouvoir produire une intensité propre à provoquer la coupure du circuit soit par la rupture des fusibles, soit par celle d'un disjoncteur approprié au mode d'utilisation. Cette disposition évite le montage d'un interrupteur marche-arrêt. * le raccordement au réseau de distribution et le branchement de sortie est identique à celui du biphasé; cependant il faut utiliser des borniers ou des connecteurs adaptés au courant triphasé. - Dans le cas d'un courant faible: * le nombre d'inductances est égale au nombre de conducteurs utilisés pour les appareils à protéger. -3- * la faible intensité ainsi que la faible tension parcourues dans ces lignes permettent l'utilisation d'inductances plus compactes. * les fusibles sont également choisis pour une plus faible intensité. * de môme l'éclateur ou la varistance sont choisis pour une tension d'amorçage plus faible avec un maximum de 90 volts. * le branchement à la ligne de distribution ainsi que le raccordement de sortie sont effectués soit par des borniers soit par des prises et des fiches fixes ou mobiles qui s'adaptent à la diversité des appareils à protéger et aux divers modes de connexion.10 * en raison de l'absence de tension élevée, I'interrupteur n'est pas nécessaire. Les porte-fusibles ont une dimension moindre en conséquence le boitier est plus petit et peut être constitué de plastique ou de métal. Le dessin annexé illustre l'invention: La figure 1 représente en coupe le dispositif de l'invention fonctionnant sur le -5 courant biphasé+terre. En référence à ce dessin, le dispositif comporte un coffret (1) en matière isolante pouvant être fixé à la paroi par l'intermédiaire de pattes métalliques ou avec des vis passantes (2), en utilisant les sièges prévus sur le fond du coffret. Son côté inférieur est muni d'un orifice permettant le passage d'un câble multiconducteur (3) dont l'extrémité est équipée d'une fiche secteur (4). Sur le côté opposé se trouve une ouverture o s'encastrent des porte-fusibles (5) manoeuvrables de l'extérieur pour le changement des fusibles (6). Sur la face latérale avant du boitier deux autres ouvertures sont pratiquées: I'une pour enchasser l'interrupteur lumineux marche-arrêt (7), I'autre au-dessous pour la prise secteur encastrable de sortie (8). Tous les câbles conducteurs sont reliés aux inductances (9) soit au moyen de bomiers isolés (10) soit par des soudures à l'étain recouvertes de vernis isolant. Ces inductances sont introduites dans un tube(11) muni de clips (12) pour se fixer à l'intérieur du coffret. Les deux fils d'arrivée du câble multiconducteur (13) sont chacun reliés à l'entrée d'une bobine à air (9) montée de la façon suivante: deux enroulements sur air, d'un diamètre intérieur de 8mm et de 15 spires minimum chacun, qui sont réunis électriquement en leur centre aux bornes d'un porte-fusible (5), constituent une seule inductance. Les sorties finales (14) de chacune des deux bobines sont reliées aux deux cosses d'un interrupteur bipolaire lumineux (7). Aux deux -4- autres cosses (18) qui sont reliées à la prise secteur de sortie est connecté en parallèle un éclateur à gaz(15). Le fil de terre du câble multiconducteur (16) n'ayant pas de fusible dans son circuit, la bobine utilisée est identique aux autres mais le fusible placé au centre est remplacé par une connexion (17). La section du fil employé pour réaliser les inductances est déterminée par les normes de réglementation qui concernent la puissance consommée par l'appareil à protéger. Le circuit de la terre n'est réuni à aucun éclateur à gaz. A titre d'exemple le boiter aura pour l'utilisation du courant biphasé+ terre o10 une dimension approximative de l'ordre de 12 cm de profondeur et de longueur et de 8 cm de hauteur. Pour l'utilisation du courant triphasé le boitier sera dimensionné en fonction des inductances et des porte-fusibles supplémentaires ou de l'utilisation d'un disjoncteur. Pour l'utilisation du courant faible, le boitier peut avoir une dimension de 3 cm de profondeur et de 6 cm de longueur et de hauteur. Le dispositif selon l'invention est destiné à protéger des effets des différentes surtensions en particulier dûes à la foudre, les appareils électroniques, électriques, les appareils téléphoniques desservis par câbles. - 5- REVENDICATIONS 1) Dispositif qui interrompt quasi instantanément, sans amorçage, une ligne de distribution électrique alimentant des équipements électriques, électroniques ou des équipements téléphoniques desservis par câbles, pour les protéger des effets de différentes surtensions en particulier dûes à la foudre, ce dispositif est caractérisé par l'utilisation de la surtension qui crée une surintensité instantanée, provoquée par la décharge de cette surtension dans le limiteur de tension (15), cette surintensité parcourant une inductance (9) qui est munie d'un coupe circuit (6), cette surintensité produisant deux actions simultannées: un courant d'opposition instantané dans l'inductance (9) et la coupure du circuit par la fonte des fusibles (6) ou la disjonction, I'inductance (9) évitant la présence de la surtension dans le coupe-circuit (6) au moment de la disjonction, excluant ainsi tout risque d'amorçage d'un arc conducteur (effet de résistance négative) qui aurait pour effet la continuité du passage de la surtension. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le limiteur de tension est un éclateur à gaz (15) qui produit la décharge électrique qui engendre la surintensité. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le limiteur de tension (15) est une varistance qui produit la décharge électrique qui engendre la surintensité. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le coupe circuit est constitué de fusibles (6). ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend des inductances (9) pouvant être réalisées soit par un fil de cuivre recouvert d'une gaine ou d'un isolant, soit par un enroulement réalisé sur un circuit imprimé recouvert d'un vernis isolant. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur bipolaire lumineux (7) qui est placé dans le montage aux sorties des inductances (14). -6- 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend trois éclateurs et cinq inductances sur le courant triphasé: trois inductances sont placées dans les conducteurs de phase et possèdent des fusibles, une autre inductance est utilisée pour le conducteur neutre et une autre pour le conducteur de terre, ces deux dernières ne possédant pas de fusible. 8) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend un disjoncteur qui remplace les fusibles. 9) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un nombre d'inductances égale au nombre de conducteurs desservant l'appareil à protéger connecté sur le courant faible, il comprend aussi des éclateurs ou varistances d'amorçage prévus pour des tensions minimales et comportant des fusibles choisis pour une plus faible intensité, ces fusibles étant connectés sur des inductances compactes, les porte-fusibles ont une dimension moindre et donc l'ensemble du dispositif est placé dans un petit coffret. 10) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 7 ou la revendication 9 caractérisé en ce qu'il n'utilise pas la ligne de terre (16) comme moyen de protection contre les surtensions, mais cette ligne est pourvue d'une inductance (9) qui s'oppose, grâce au phénomène de self-induction, aux remontées de pics de tension variables induites par la foudre, cette ligne constitue aussi un circuit sans coupure qui traverse cette inductance sans fusible depuis l'entrée du montage jusqu'à sa sortie.