Brevet FR2893178A1 — publié le 20070511

FOND DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne une varistance ou parasurtenseur, et plus particulièrement une varistance possédant trois couches de céramique parallèles pour protéger un circuit mono- ou triphasé. 10 2. Techniques antérieures liées La figure 1 représente une varistance de l'art antérieur. La varistance comporte une céramique d'oxyde de zinc 11 avec deux électrodes 12 sur chacun de ses deux côtés. Les électrodes sont normalement faites d'argent et deux 15 conducteurs 13 y sont soudés. Les conducteurs 13 sont normalement des fils de cuivre étamés. La varistance est de plus recouverte et protégée par de la poudre d'époxy pour l'isolation. La céramique d'oxyde de zinc 11 avec l'enrobage des grains peut protéger un circuit contre les surtensions en transformant l'énergie électrique en dissipation thermique. La relation entre la génération de chaleur 20 (H), le coefficient de chaleur Cp spécifié du matériau, la masse totale (m) et le gradient de température (AT) est basée sur le principe : H = Cp x m x AT. Cela étant, le gradient de température (AT) sera plus faible pour un parasurtenseur de masse plus importante (m) lorsque la même chaleur est fournie. 25 Par ailleurs, la résistance de la varistance va diminuer avec l'augmentation de la température ce qui augmente le courant de fuite. Si la génération de chaleur est supérieure à la dissipation de chaleur supplémentaire, la céramique d'oxyde de zinc se dégradera ou même prendra feu en raison d'une chaleur locale élevée. Une telle situation est très dangereuse pour les utilisateurs et l'environnement et 30 doit être évitée. La figure 2 montre trois parasurtenseurs traditionnels 21, 22, 23 pour protéger la source d'alimentation L-N-G (Ligne-Neutre-Sol), la varistance 21 fonctionnant sur la ligne L-N, la varistance 22 fonctionnant sur la ligne N-G, et la 35 varistance 23 fonctionnant sur la ligne L-G. Dans la mesure où les trois varistances fonctionnent indépendamment, la chaleur engendrée pendant la surtension doit être diffusée à l'extérieur de la varistance génératrice de chaleur.5 - 2 - La figure 3 représente le parasurtenseur décrit dans le brevet R.O.0 No. TW 591837 dans lequel la céramique (e) comporte quatre bornes (a-d), comme représenté sur la figure 3A, ou trois bornes lorsque les bornes (b) et (c) sont court-circuitées. Bien qu'une telle conception puisse protéger la source d'alimentation L-N-G, les capacités entre les bornes augmentent de manière significative de l'ordre de 50% après avoir connecté les bornes (b) et (c), comme représenté sur la figure 3B. En d'autres termes, les associations en série ou en parallèle de céramiques (e) entraînent une diminution de la réactance capacitive de l'ordre de 66 A lorsque la capacité augmente de l'ordre de 50%. Si on alimente avec du courant alternatif, le courant de fuite va augmenter et le dispositif sera endommagé. Les tests concernant le dispositif indiquent également que les électrodes ne fonctionnent pas indépendamment. Afin de résoudre le problème ci-dessus, la demanderesse propose une varistance améliorée. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Un objectif de la présente invention est de fournir une varistance (ou parasurtenseur) pouvant protéger indépendamment des lignes de circuits individuels d'une source d'alimentation triphasée. Un autre objectif de la présente invention est de fournir une varistance qui peut protéger intégralement les lignes d'une source d'alimentation monophasée. Un objectif supplémentaire de la présente invention est de fournir une varistance qui possède une tension de claquage en fonctionnement normal et qui fonctionne à une température plus basse. 30 La varistance de la présente invention comprend trois couches de céramique parallèles ayant chacune deux électrodes disposées sur les deux côtés, et une pluralité de conducteurs connectant ces électrodes de manière appropriée pour former une varistance mono- ou triphasée. 35 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 représente une varistance de l'art antérieur.25 - 3 - La figure 2 représente trois parasurtenseurs traditionnels pour protéger une source d'alimentation L-N-G. La figure 3 représente le parasurtenseur décrit dans le brevet R.O.C. No. TW 591837 La figure 4A est une vue en perspective de la varistance selon la présente invention. La figure 4B est une vue en coupe transversale de la varistance selon la présente invention. La figure 5A illustre la connexion des conducteurs pour protéger une source d'alimentation triphasée selon la présente invention. La figure 5B illustre un circuit équivalent pour protéger une source d'alimentation triphasée selon la présente invention. La figure 6A illustre la connexion des conducteurs pour protéger une source 20 d'alimentation monophasée selon la présente invention. La figure 6B illustre un circuit équivalent pour protéger une source d'alimentation monophasée selon la présente invention. 25 DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES Pour décrire en détail la présente invention, les formes de réalisation préférées sont illustrées par les dessins. 30 Les figures 4A et 4B représentent respectivement une vue en perspective et un vue en coupe transversale d'une varistance selon la présente invention. La varistance est composée de trois couches de céramique 41-43, de six électrodes 44-49 et de quatre conducteurs 4a-4d. 35 Les trois couches de céramique 41-43 sont intégrées en parallèle et forment séquentiellement une première varistance 41, une deuxième varistance 42 et une troisième varistance 43. Chacune des couches de céramique 41-43 peut fournir un chemin individuel pour une surtension comme la varistance conventionnelle.15 - 4 - Les couches de céramique sont de préférence faites de poudre d'oxyde métallique, par exemple d'oxyde de zinc. Les couches de céramique peuvent avoir la forme souhaitée, par exemple la forme d'un disque, d'un carré, sphérique, etc. Les couches de céramique peuvent être combinées de n'importe quelle manière appropriée, par exemple en contact mutuel par adhésion, ou bien elles peuvent être formées d'une seule pièce. Parmi les six électrodes 44-49., la première électrode 44 et la deuxième électrode 45 sont respectivement disposées sur deux surfaces opposées de la première varistance 41 ; la troisième électrode 46 et la quatrième électrode 47 sont respectivement disposées sur deux surfaces opposées de la deuxième varistance 42 ; et la cinquième électrode 48 et la sixième électrode 49 sont respectivement disposées sur deux surfaces opposées de la troisième varistance 43. De manière relative, la troisième électrode 46 est adjacente à la deuxième électrode 45 ; et la cinquième électrode 48 est adjacente à la quatrième électrode 47. Les quatre conducteurs forment un premier conducteur 4a soudé à la première électrode 44, un deuxième conducteur 4b soudé à la deuxième électrode 45 et à la troisième électrode 46, un troisième conducteur 4c soudé à la quatrième électrode 47 et à la cinquième électrode 48, et un quatrième conducteur 4d soudé à la sixième électrode 49. Les figures 5A et 5B illustrent respectivement la connexion des conducteurs et un circuit équivalent pour protéger une source d'alimentation triphasée dans laquelle les conducteurs 4a et 4d sont connectés par un fil 51. Par conséquent, la varistance 41 peut protéger le circuit I. N, la varistance 42 peut protéger le circuit N-G, et la varistance 43 peut protéger le circuit L-G. Bien que chaque varistance fonctionne indépendamment, la chaleur générée par une varistance peut être transférée aux autres. En d'autres termes, la varistance peut rester à basse température pendant la surtension dans la mesure où une masse plus importante et une surface plus étendue sont disponibles pour la génération de la chaleur et son transfert. Les figures 6A et 6B illustrent respectivement la connexion des conducteurs et un circuit équivalent pour protéger une source d'alimentation monophasée dans laquelle les conducteurs 4a et 4c sont connectés par un fil 61 et les conducteurs 4b et 4d sont connectés par un fil 62. Par conséquent, les couches de céramique - 5 - 41, 42, 43 peuvent protéger ensemble le circuit entre des lignes L1 et L2. Dans la mesure où les trois couches de céramique fonctionnent comme un ensemble, l'effet de protection contre les surtensions est favorisé et la température est également maintenue plus basse. Selon la structure de la présente invention, les procédés pour produire la varistance ne sont pas limités mais sont en mesure d'arranger et de combiner de manière appropriée les couches de céramique, les électrodes et les conducteurs. De plus, les couches de céramique, les électrodes et les conducteurs peuvent être arrangés selon différents ordres ou différentes positions de manière optionnelle. Comme décrit ci-dessus, la varistance de la présente invention fournit les avantages suivants : 1. La varistance de la présente invention fournit une masse et une surface plus importantes pour l'absorption et la dissipation de chaleur et elle est de manière évidente plus sûre et plus durable que les varistances conventionnelles. 2. Les trois couches de céramique parallèles de la varistance peuvent fonctionner indépendamment sur les lignes des circuits respectifs d'une source d'alimentation triphasée. 3. Les trois couches de céramique parallèles de la varistance peuvent fonctionner de manière intégrale sur les lignes des circuits d'une source 25 d'alimentation monophasée. 4. Une tension de fonctionnement nominale pour les lignes individuelles des circuits peut être ajustée de manière optionnelle, par exemple, une tension de claquage plus élevée pour la mise à la terre. 5. La varistance nécessite moins de conducteurs que les varistances conventionnelles composées de trois couches de céramique indépendantes et de six conducteurs, et de ce fait le prix est réduit. 35 6. La varistance de la présente invention fournit une masse et une surface plus importantes pour la génération et la dissipation de chaleur, ce qui nécessite moins d'éléments extérieurs, par exemple des fusibles de coupure thermique (TCO), par comparaison avec une varistance conventionnelle. 30 Dans la réalisation préférée ci-dessus, les conducteurs 4a, 4b, 4c et 4d peuvent être séparés et connectés de manière appropriée aux électrodes en associant des fils additionnels. De manière alternative, ces conducteurs 4a, 4b, 4c et 4d peuvent être considérés comme des parties d'un ou de plusieurs conducteurs ; c'est-à-dire que les conducteurs et fils associés constituent un ensemble dépendant des exigences du client et des processus de fabrication. REVENDICATIONS 1. Varistance comprenant trois couches de céramique (41-43), six électrodes (44-49) et une pluralité de conducteurs (4a-4d), dans laquelle : les trois couches de céramique (41-43) sont disposées parallèlement et forment dans l'ordre une première varistance (41), une deuxième varistance (42) et une troisième varistance (43); les six électrodes (44-49) forment une première électrode (44) et une deuxième électrode (45) disposées respectivement des deux côtés de la première varistance (41); une troisième électrode (46) et une quatrième électrode (47) disposées respectivement des deux côtés de la deuxième varistance (42) ; et une cinquième électrode (48) et une sixième électrode (49) disposées respectivement des deux côtés de la troisième varistance (43) ; et la pluralité de conducteurs (4a-4d) est connectée de manière appropriée aux électrodes (44-49) pour former une varistance mono- ou triphasée. 2. Varistance selon la revendication 1, dans laquelle les couches de céramique (41-43) sont faites de poudre d'oxyde métallique. 3. Varistance selon la revendication 1, dans laquelle la pluralité de conducteurs (4a-4d) forme un premier conducteur (4a) avec une extrémité connectée à la première électrode (44), un deuxième conducteur (4b) avec une extrémité connectée à la deuxième électrode (45) et à la troisième électrode (46), un troisième conducteur (4c) avec une extrémité connectée à la quatrième électrode (47) et à la cinquième électrode (48), et un quatrième conducteur (4d) avec une extrémité connectée à la sixième électrode (49). 4. Varistance selon la revendication 3, comprenant de plus un fil (51) pour conduire le premier conducteur (4a) et le quatrième conducteur (4d), de telle sorte que lorsqu'une énergie de surtension est acheminée vers la première varistance (41) via le premier conducteur (4a) et le deuxième conducteur (4b), la première varistance (41) absorbera la surtension en transformant l'énergie électrique en chaleur. 5. Varistance selon la revendication 3, comprenant de plus un fil (51) pour conduire le premier conducteur (4a) et le quatrième conducteur (4d), de telle sorte que lorsqu'une énergie électrique de surtension est acheminée vers la deuxième varistance (42) via le deuxième conducteur (4b) et le troisième conducteur (4c), la deuxième varistance (42) absorbera la surtension en transformant l'énergie électrique en chaleur.. Varistance selon la revendication 3, comprenant de plus un fil (51) pour conduire le premier conducteur (4a) et le quatrième conducteur (4d), de telle sorte que lorsqu'une énergie électrique de surtension est acheminée vers la troisième varistance (43) via le troisième conducteur (4c) et le quatrième conducteur (4d), la troisième varistance (43) absorbera la surtension en transformant l'énergie électrique en chaleur. 7. Varistance selon la revendication 3, comprenant de plus un fil (61) pour conduire le premier conducteur (4a) et le troisième conducteur (4c), et un fil (62) pour conduire le deuxième conducteur (4b) et le quatrième conducteur (4d); de telle sorte que les trois couches de céramique (41-43) agissent comme un ensemble.