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EP4579711A2 - Electrical apparatus, electrical cut-off system comprising such an apparatus - Google Patents

Electrical apparatus, electrical cut-off system comprising such an apparatus Download PDF

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Publication number
EP4579711A2
EP4579711A2 EP25176668.9A EP25176668A EP4579711A2 EP 4579711 A2 EP4579711 A2 EP 4579711A2 EP 25176668 A EP25176668 A EP 25176668A EP 4579711 A2 EP4579711 A2 EP 4579711A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
electrical
circuit breaker
fuse
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25176668.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP4579711A3 (en
Inventor
Arokiaraj ANDONISSAMY
Sébastien Roger Pierre DUBOC
Guillaume LEMMEL
Jean-François OEUVRARD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mersen France SB SAS
Original Assignee
Mersen France SB SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mersen France SB SAS filed Critical Mersen France SB SAS
Publication of EP4579711A2 publication Critical patent/EP4579711A2/en
Publication of EP4579711A3 publication Critical patent/EP4579711A3/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/10—Adaptation for built-in fuses
    • H01H9/106—Adaptation for built-in fuses fuse and switch being connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/0241—Structural association of a fuse and another component or apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/006—Opening by severing a conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
    • H01H2037/5463—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting the bimetallic snap element forming part of switched circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/761—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/002—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current provided with a cartridge-magazine

Definitions

  • the invention relates to an electrical apparatus and an electrical system for interrupting an electric current.
  • the invention is particularly applicable to the field of electrical protection.
  • Fuses typically consist of a fuse blade placed in a housing filled with a material such as silica.
  • the blade is configured to melt when the current flowing through the fuse exceeds a predetermined value for a certain period of time.
  • WO 2018/167169 A1 describes an example of such an electrical device, in which a fuse is connected in parallel with a pyrotechnic circuit breaker.
  • the pyrotechnic circuit breaker is configured to trigger with a very short reaction time in the event of an electrical fault, and the fuse is configured to ensure total interruption of the current, for example to prevent any re-formation of an electric arc in the pyrotechnic circuit breaker.
  • the invention relates to an electrical apparatus as defined in claim 1.
  • FIG. 1 represents an embodiment of an electrical system 2 configured to interrupt an electric current, for example in order to protect an electrical load or an electrical installation.
  • the device 2 comprises a circuit breaker 4 having terminals 6 and 8, allowing the circuit breaker 4 to be connected to an electrical circuit, for example between an electrical load and a generator.
  • the apparatus 2 also comprises an electrical apparatus 10 and a fuse 12 electrically connected in parallel with the circuit breaker 4 between terminals 6 and 8.
  • the circuit breaker 4 can be switched from an electrically conductive state to an electrically blocking (or open) state.
  • the circuit breaker 4 may be a pyrotechnic circuit breaker.
  • the circuit breaker 4 may include an explosive charge configured to, when triggered, physically sever an electrical conductor extending between the terminals 8 and 6 of the circuit breaker 4.
  • the circuit breaker 4 comprises a body 20 and a cut-off member 22 (such as a piston) configured to move by translation in the body 20, for example following the triggering of a pyrotechnic charge (not illustrated).
  • a cut-off member 22 such as a piston
  • the cutting member 22 is configured to cut an internal electrical conductor housed inside the body 20, this electrical conductor connecting the terminal 6 to the terminal 8.
  • the electrical device 10 comprises a body 30 delimiting a closed interior volume, a first electrode E1, a second electrode E2 and a third electrode E3.
  • the fusible element F1 melts. This leads to the appearance of an electric arc A between the first electrode E1 and the second electrode E2. The arc A is then deflected to establish itself between the first electrode E1 and the third electrode E3.
  • the free ends 40, 42 of the first electrode and the second electrode are partially separated by an electrically insulating barrier 44.
  • Insert (b) represents a second alternative embodiment 10b of the apparatus 10 of the Figure 1 .
  • the apparatus is arranged such that the breakdown voltage between the first electrode and the second electrode E2 is lower than the breakdown voltage between the first electrode E1 and the third electrode E3.
  • the body 50 of the device 10b has a tubular or cylindrical shape.
  • the first electrode E1 and the third electrode E3 are aligned with each other and with the tubular body and open onto opposite faces of the tubular body.
  • the second electrode E2 opens into the body 50 through the wall cylindrical body, off-center (or asymmetrical) with respect to the first electrode E1 and the third electrode E3.
  • the second electrode E2 is off-center (or asymmetrical) with respect to the first electrode E1 and the third electrode E3.
  • the distance between the electrodes E1 and E3 is greater than 1.2 times the distance between the electrodes E1 and E2.
  • the end faces 52, 54 of the body 50 may have a conical or trapezoidal shape.
  • the internal wall of said faces may comprise electrically conductive pads.
  • the fusible conductive element F1 can be replaced by a bimetallic strip, or more generally by an electrical conductor made of shape memory material, connecting the first electrode E1 to the second electrode E2.
  • the apparatus 10 comprises an electrically conductive element connecting the first electrode E1 to the second electrode E2, the electrically conductive element being configured to be modified when the current passing through it exceeds said threshold value.
  • the electrically conductive element is the fusible element F1
  • said modification consists of a melting of the fusible element F1.
  • the electrically conductive element is a deformable shape memory material, such as a bimetallic strip
  • the modification consists of a deformation.
  • the apparatus 10 as well as its variants, can be used independently of the electrical system 2.
  • FIG. 3 represents a first state of the system 2 immediately after the circuit breaker 4 has been triggered.
  • the internal conductor has been cut into portions 24, 26 and 28 by the cut-off member 22.
  • the electric current C1 coming from the terminal 8 continues to flow through the circuit breaker, because electric arcs, denoted A, have formed on the one hand between the conductor portions 24 and 26 and on the other hand between the conductor portions 26 and 28.
  • FIG. 4 represents a second state of system 2 subsequent to the first state.
  • the electric current C1 continues to flow through the circuit breaker 4 due to the presence of the electric arcs A1 and A2.
  • the fusible conductive element F1 does not melt. This means that the voltage generated by the electric arcs A1 and A2 then A2 and A3 was sufficient in itself to oppose the flow of current and to cancel it. In this case, the current C1 is canceled while the fuse F1 is simply heated by the Joule effect, but is not melted.
  • the final electrical insulation is ensured in the circuit breaker by the distances between the free ends of the conductors, and in the device 10 by the distance in the air between the electrodes E1 and E3 (or the wall 62 if present).
  • FIG. 5 represents a third state of system 2, subsequent to the second state.
  • the electric arc A established between the first electrode E1 and the second electrode E2 is deflected to establish itself between the first electrode E1 and the third electrode E3 (electric arc A on the Figure 5 ).
  • fuse 12 blows to interrupt the flow of electric current C1. The flow of current in electrical system 2 is then interrupted.
  • the final electrical insulation is ensured in the circuit breaker by the distances between the free ends of the conductors, and by the fuse F2.
  • the fuse 12 Since the fuse 12 is not permanently crossed by the electric current flowing between the terminals 6 and 8 of the circuit breaker 4 under normal circumstances (the fuse 12 is protected from this current by the device 10), then the service life of the fuse 12 can be extended. This increases the reliability of the electrical system 2.
  • the characteristics of the fuse 12 are chosen as a function of the cooling time of the ionized gases in the housing 30.
  • the electrical system 2b is generally identical to the system 2 and has a similar operation, except that the second electrode E2 is now connected to the central conductor portion 28, instead of opening freely into the extinguishing chamber.
  • the insert (a) represents a first embodiment of a cartridge 70 in which the device 10 and the fuse 12 are integrated.
  • region 76 comprises the absorbing elements 32, 34 as well as, where appropriate, the voltage suppressor element 60.
  • the fusible conductive element F1 connects the first electrode E1 to the voltage suppressor element 60 or directly to the second electrode E2.
  • Insert (b) of the Figure 7 represents a second embodiment of a cartridge 80 in which at least some of the components of the device 10 are integrated. This embodiment is especially applicable to the embodiment of the electrical system 2b illustrated in the figure 8 .
  • This embodiment differs in particular from the other embodiments of the system 2a in that the device 10 is produced in the form of an assembly 90 in which the fuse element F1 is associated with a second circuit breaker 92 comprising a pyrotechnic charge 94, a movable contact 96 and connection terminals 98.
  • One of the terminals 98 is connected to the fuse 12 while the other terminal 98 is connected to a first electrode 100A connected to the terminal 8.
  • a second electrode 100B connects the fuse element F1 to the central portion 28 via the voltage suppressor element 60 and a third electrode 100C.
  • the electrode 100C is connected directly to the electrode 100B.
  • the pyrotechnic charge 94 is connected to the electrode 100B and the electrode 100A, so as to be triggered when the fuse element F1 has melted.
  • the system allows the current arriving from the terminal 8 of the circuit breaker 4 to be diverted to the fuse 12.
  • the cartridge 80 comprises a tubular or cylindrical body 82 which delimits a region 84 comprising a fuse blade F1 immersed in a siliceous material, such as sand, and extending between the electrodes 100A and 100B.
  • the tubular body 82 is made of electrically insulating material, for example plastic, or ceramic, or a composite material comprising glass fibers embedded in a resin matrix, or any suitable material.
  • the apparatus 10 can be integrated inside the circuit breaker 4.
  • the electrodes E1 and E2 are arranged in the cut-off member 22, emerging from the cut-off member 22, the latter being electrically conductive, while the electrode E3 is arranged in the body 20 of the circuit breaker 4, so as to be opposite and aligned with the electrode E1 when the cut-off member 22 is in the deployed position.
  • the fuse 12 is only connected in parallel with the circuit breaker 4 when the circuit breaker 4 is triggered and only on condition that the energy passing through the circuit breaker has exceeded a threshold value, this to prevent the fuse 12 from being permanently crossed by an electric current, since this could lead to premature aging of the fuse.
  • the invention also makes it possible to guarantee rapid opening of the circuit even when the current passing through it when it is triggered is low or zero.
  • the threshold value determined by the fuse element rating F1 has many advantages in practical terms and in terms of ease of industrial production.
  • the threshold value is easy to adjust during product development and can be easily controlled during large-scale production.
  • This threshold value is also stable over time, being relatively insensitive to aging (unlike a plastic membrane, for example) and insensitive to ambient pressure.
  • the threshold value tends to be relatively independent of the inductance value of the installation.

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Abstract

Appareil électrique (10) comportant un corps (30) délimitant un volume intérieur fermé, une première électrode (E1), une deuxième électrode (E2) et une troisième électrode (E3), une extrémité libre de chaque électrode débouchant à l'intérieur du volume intérieur, lesdites extrémités libres de chaque électrode étant disposées, à l'intérieur du volume intérieur, à distance les unes des autres et en regard par rapport aux autres électrodes, l'appareil électrique étant configuré pour :- interdire la circulation du courant entre la première électrode et la troisième électrode lorsque le courant électrique ou la tension électrique entre la première électrode et la deuxième électrode reste inférieur à une valeur de seuil prédéfinie ;- lorsque ledit courant électrique ou ladite tension électrique dépasse ladite valeur de seuil, autoriser la circulation du courant entre la première électrode et la troisième électrode.Electrical apparatus (10) comprising a body (30) delimiting a closed interior volume, a first electrode (E1), a second electrode (E2) and a third electrode (E3), a free end of each electrode opening into the interior volume, said free ends of each electrode being arranged, inside the interior volume, at a distance from each other and facing each other with respect to the other electrodes, the electrical apparatus being configured to: - prohibit the flow of current between the first electrode and the third electrode when the electric current or the electric voltage between the first electrode and the second electrode remains below a predefined threshold value; - when said electric current or said electric voltage exceeds said threshold value, authorize the flow of current between the first electrode and the third electrode.

Description

L'invention concerne un appareil électrique et un système électrique pour interrompre un courant électrique.The invention relates to an electrical apparatus and an electrical system for interrupting an electric current.

L'invention est notamment applicable au domaine de la protection électrique.The invention is particularly applicable to the field of electrical protection.

Pendant longtemps, les fusibles ont permis de protéger efficacement des équipements et des installations électriques contre des défauts électriques.For a long time, fuses have been used to effectively protect electrical equipment and installations against electrical faults.

Les fusibles comportent généralement une lame fusible placée dans un boîtier rempli d'un matériau tel que de la silice. La lame est configurée pour fondre lorsque l'intensité du courant traversant le fusible dépasse une valeur prédéterminée pendant une certaine durée.Fuses typically consist of a fuse blade placed in a housing filled with a material such as silica. The blade is configured to melt when the current flowing through the fuse exceeds a predetermined value for a certain period of time.

Certaines applications contemporaines nécessitent aujourd'hui de pouvoir interrompre un courant électrique d'intensité élevée avec un temps de réaction très rapide. C'est par exemple le cas des applications liées aux véhicules électriques ou aux panneaux photovoltaïques.Some contemporary applications today require the ability to interrupt a high-intensity electrical current with a very rapid response time. This is the case, for example, in applications related to electric vehicles or photovoltaic panels.

À cet égard, il a été proposé d'associer un coupe-circuit pyrotechnique avec un fusible classique, afin d'augmenter les performances de coupure.In this regard, it has been proposed to combine a pyrotechnic circuit breaker with a conventional fuse, in order to increase the cutting performance.

WO 2018/167169 A1 décrit un exemple d'un tel appareil électrique, dans lequel un fusible est connecté en parallèle d'un coupe-circuit pyrotechnique. WO 2018/167169 A1 describes an example of such an electrical device, in which a fuse is connected in parallel with a pyrotechnic circuit breaker.

Dans cet exemple, le coupe-circuit pyrotechnique est configuré pour se déclencher avec un temps de réaction très court en cas de défaut électrique, et le fusible est configuré pour assurer l'interruption totale du courant, par exemple pour éviter toute reformation d'un arc électrique dans le coupe-circuit pyrotechnique.In this example, the pyrotechnic circuit breaker is configured to trigger with a very short reaction time in the event of an electrical fault, and the fuse is configured to ensure total interruption of the current, for example to prevent any re-formation of an electric arc in the pyrotechnic circuit breaker.

En d'autres termes, le fusible contribue à interrompre un courant électrique que le coupe-circuit seul n'aurait pas pu couper de façon sûre et efficace.In other words, the fuse helps interrupt an electric current that the circuit breaker alone could not have safely and effectively cut off.

Cependant, le fusible doit n'être mis en connexion en parallèle avec le coupe-circuit qu'au moment où le coupe-circuit est déclenché, ceci pour éviter que le fusible ne soit en permanence traversé par un courant électrique, car cela pourrait conduire à un vieillissement prématuré du fusible.However, the fuse should only be connected in parallel with the circuit breaker when the circuit breaker is triggered, to prevent the fuse from being permanently crossed by an electric current, as this could lead to premature aging of the fuse.

De plus, certains dispositifs connus ne permettent pas d'ouvrir le circuit lorsque les courants ont une intensité faible voire (temporairement) nulle, ce qui peut pourtant être requis pour certaines applications.Furthermore, some known devices do not allow the circuit to be opened when the currents have low or even (temporarily) zero intensity, which may however be required for certain applications.

Pour y parvenir, il est généralement nécessaire de modifier l'architecture interne du coupe-circuit pyrotechnique, à l'instar de ce que propose WO-2020/260382 A1 , ce qui peut toutefois être compliqué à réaliser industriellement.To achieve this, it is usually necessary to modify the internal architecture of the pyrotechnic circuit breaker, similar to what is proposed by WO-2020/260382 A1 , which can however be complicated to achieve industrially.

Il existe donc un besoin pour un appareil de coupure électrique remédiant aux inconvénients ci-dessus.There is therefore a need for an electrical cut-off device that overcomes the above drawbacks.

De manière générale, l'invention concerne un appareil électrique comportant un corps délimitant un volume intérieur fermé, une première électrode, une deuxième électrode et une troisième électrode, une extrémité libre de chaque électrode débouchant à l'intérieur du volume intérieur, lesdites extrémités libres de chaque électrode étant disposées, à l'intérieur du volume intérieur, à distance les unes des autres et en regard par rapport aux autres électrodes, l'appareil électrique étant configuré pour :

  • interdire la circulation du courant entre la première électrode et la troisième électrode lorsque le courant électrique ou la tension électrique entre la première électrode et la deuxième électrode reste inférieur à une valeur de seuil prédéfinie ;
  • lorsque ledit courant électrique ou ladite tension électrique dépasse ladite valeur de seuil, autoriser la circulation du courant entre la première électrode et la troisième électrode.
In general, the invention relates to an electrical device comprising a body delimiting a closed interior volume, a first electrode, a second electrode and a third electrode, a free end of each electrode opening into the interior of the interior volume, said free ends of each electrode being arranged, inside the interior volume, at a distance from each other and facing each other with respect to the other electrodes, the electrical device being configured to:
  • prohibiting the flow of current between the first electrode and the third electrode when the electric current or the electric voltage between the first electrode and the second electrode remains below a predefined threshold value;
  • when said electric current or said electric voltage exceeds said threshold value, allowing the flow of current between the first electrode and the third electrode.

En particulier, l'invention concerne un appareil électrique tel que défini à la revendication 1.In particular, the invention relates to an electrical apparatus as defined in claim 1.

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires, un tel appareil peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques définies aux revendications dépendantes, ainsi que définies ci-dessous, les caractéristiques étant prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement admissible :

  • l'appareil comporte un élément électriquement conducteur raccordant la première électrode à la deuxième électrode, l'élément fusible étant configuré pour se modifier lorsque le courant le traversant dépasse ladite valeur de seuil ;
  • l'appareil comporte un élément fusible électriquement conducteur, tel qu'un fil, raccordant la première électrode à la deuxième électrode, l'élément fusible étant configuré pour fondre lorsque le courant le traversant dépasse ladite valeur de seuil ;
  • l'appareil comporte un élément conducteur déformable à mémoire de forme raccordant la première électrode à la deuxième électrode, l'élément conducteur étant configuré pour se déformer et interrompre le contact électrique entre la première électrode et la deuxième électrode lorsque le courant le traversant dépasse ladite valeur de seuil ;
  • les extrémités libres de la première électrode et de la deuxième électrode sont partiellement séparées par une barrière électriquement isolante ;
  • à l'intérieur du volume, l'extrémité libre de la troisième électrode est séparée des extrémités libres de la première électrode et de la deuxième électrode par une paroi fusible ;
  • la première électrode, la deuxième électrode et la troisième électrode sont espacées l'une de l'autre et séparées par un volume de gaz, tel que de l'air, la tension électrique de claquage entre la deuxième électrode et la première électrode étant inférieure à la tension électrique de claquage entre la deuxième électrode et la troisième électrode. ;
  • la deuxième électrode est décentrée par rapport à la première électrode et à la troisième électrode ;
  • le corps présente une forme tubulaire, la première électrode et la troisième électrode étant alignées l'une avec l'autre et débouchant sur des faces opposées du corps tubulaire, la deuxième électrode débouchant dans le corps au travers de la paroi cylindrique du corps, de façon décentrée par rapport à la première électrode et à la troisième électrode.
According to advantageous but not mandatory aspects, such an apparatus may incorporate one or more of the features defined in the dependent claims, as defined below, the features being taken in isolation or in any technically admissible combination:
  • the apparatus comprises an electrically conductive element connecting the first electrode to the second electrode, the fusible element being configured to change when the current passing through it exceeds said threshold value;
  • the apparatus comprises an electrically conductive fusible element, such as a wire, connecting the first electrode to the second electrode, the fusible element being configured to melt when the current passing through it exceeds said threshold value;
  • the apparatus comprises a deformable conductive element with shape memory connecting the first electrode to the second electrode, the conductive element being configured to deform and interrupt the electrical contact between the first electrode and the second electrode when the current passing through it exceeds said threshold value;
  • the free ends of the first electrode and the second electrode are partially separated by an electrically insulating barrier;
  • inside the volume, the free end of the third electrode is separated from the free ends of the first electrode and the second electrode by a fusible wall;
  • the first electrode, the second electrode and the third electrode are spaced apart from each other and separated by a volume of gas, such as air, the breakdown voltage between the second electrode and the first electrode being less than the breakdown voltage between the second electrode and the third electrode.;
  • the second electrode is off-center relative to the first electrode and the third electrode;
  • the body has a tubular shape, the first electrode and the third electrode being aligned with each other and opening onto opposite faces of the tubular body, the second electrode opening into the body through the cylindrical wall of the body, off-center relative to the first electrode and the third electrode.

Selon un autre aspect, l'invention concerne un système électrique pour interrompre un courant électrique, comportant un coupe-circuit, un fusible et un appareil électrique conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, l'appareil électrique étant connecté en série avec le fusible, le fusible et l'appareil électrique étant connectés ensemble en parallèle du coupe-circuit par l'intermédiaire de la première électrode et de la troisième électrode, la deuxième électrode débouchant dans une chambre de coupure du coupe circuit.According to another aspect, the invention relates to an electrical system for interrupting an electric current, comprising a circuit breaker, a fuse and an electrical apparatus according to any one of the preceding claims, the electrical apparatus being connected in series with the fuse, the fuse and the electrical apparatus being connected together in parallel with the circuit breaker via the first electrode and the third electrode, the second electrode opening into an extinguishing chamber of the circuit breaker.

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires, un tel système électrique peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement admissible :

  • la deuxième électrode est connectée à un conducteur électrique interne du coupe-circuit avant ou après actionnement du coupe circuit, ce conducteur interne étant couplé à au moins un des terminaux du coupe-circuit ;
  • la deuxième électrode est connectée au conducteur électrique interne par l'intermédiaire d'un élément isolant tel qu'un élément suppresseur de tension ou une varistance ;
  • le système comporte un coupe circuit additionnel connecté en série avec ledit coupe-circuit par leurs terminaux respectifs, la deuxième électrode étant connectée à la jonction entre lesdits coupe circuits ;
  • la deuxième électrode est disposée, dans la chambre de coupure, en regard et à distance d'un des terminaux du coupe-circuit ;
  • le fusible et l'appareil électrique sont intégrés au sein d'un même corps ;
  • le coupe circuit et l'appareil électrique sont intégrés au sein d'un même corps ;
  • le coupe circuit est un coupe-circuit pyrotechnique.
According to advantageous but not mandatory aspects, such an electrical system may incorporate one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically admissible combination:
  • the second electrode is connected to an internal electrical conductor of the circuit breaker before or after actuation of the circuit breaker, this internal conductor being coupled to at least one of the terminals of the circuit breaker;
  • the second electrode is connected to the internal electrical conductor via an insulating element such as a voltage suppressor element or a varistor;
  • the system comprises an additional circuit breaker connected in series with said circuit breaker by their respective terminals, the second electrode being connected to the junction between said circuit breakers;
  • the second electrode is arranged, in the cutting chamber, opposite and at a distance from one of the terminals of the circuit breaker;
  • the fuse and the electrical device are integrated within the same body;
  • the circuit breaker and the electrical device are integrated within the same body;
  • The circuit breaker is a pyrotechnic circuit breaker.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un appareil pour couper un courant électrique donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

  • [Fig 1] la figure 1 représente schématiquement un appareil pour interrompre un courant électrique comportant un élément de coupure électrique conformément à des modes de réalisation de l'invention ;
  • [Fig 2] la figure 2 représente schématiquement deux modes de réalisation alternatifs de l'élément de coupure électrique de l'appareil de la figure 1 ;
  • [Fig 3] la figure 3 représente schématiquement un premier état de fonctionnement de l'appareil de la figure 1 ;
  • [Fig 4] la figure 4 représente schématiquement un deuxième état de fonctionnement de l'appareil de la figure 1 ;
  • [Fig 5] la figure 5 représente schématiquement un troisième état de fonctionnement de l'appareil de la figure 1 ;
  • [Fig 6] la figure 6 représente schématiquement un autre mode de réalisation de l'appareil de la figure 1 ;
  • [Fig 7] la figure 7 représente schématiquement deux exemples de construction d'un élément de coupure électrique, respectivement pour l'appareil de coupure des figures 1 et 6 (insert a) et pour l'appareil de coupure de la figure 8 (insert b) ;
  • [Fig 8] la figure 8 représente schématiquement un autre mode de réalisation de l'appareil de la figure 1.
The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the following description of an embodiment of an apparatus for cutting an electric current given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which:
  • [ Fig 1 ] there Figure 1 schematically represents an apparatus for interrupting an electric current comprising an electrical breaking element in accordance with embodiments of the invention;
  • [ Fig 2 ] there Figure 2 schematically represents two alternative embodiments of the electrical cut-off element of the device of the Figure 1 ;
  • [ Fig 3 ] there Figure 3 schematically represents a first operating state of the device of the Figure 1 ;
  • [ Fig 4 ] there Figure 4 schematically represents a second operating state of the device of the Figure 1 ;
  • [ Fig 5 ] there Figure 5 schematically represents a third operating state of the device of the Figure 1 ;
  • [ Fig 6 ] there Figure 6 schematically represents another embodiment of the apparatus of the Figure 1 ;
  • [ Fig 7 ] there Figure 7 schematically represents two examples of construction of an electrical cut-off element, respectively for the cut-off device of the figures 1 And 6 (insert a) and for the cut-off device of the figure 8 (insert b);
  • [ Fig 8 ] there figure 8 schematically represents another embodiment of the apparatus of the Figure 1 .

La figure 1 représente un mode de réalisation d'un système électrique 2 configuré pour interrompre un courant électrique, par exemple afin de protéger une charge électrique ou une installation électrique.There Figure 1 represents an embodiment of an electrical system 2 configured to interrupt an electric current, for example in order to protect an electrical load or an electrical installation.

L'appareil 2 comporte un coupe-circuit 4 comportant des terminaux 6 et 8, permettant de connecter le coupe-circuit 4 à un circuit électrique, par exemple entre une charge électrique et un générateur.The device 2 comprises a circuit breaker 4 having terminals 6 and 8, allowing the circuit breaker 4 to be connected to an electrical circuit, for example between an electrical load and a generator.

L'appareil 2 comporte également un appareil électrique 10 et un fusible 12 connectés électriquement en parallèle du coupe-circuit 4 entre les terminaux 6 et 8.The apparatus 2 also comprises an electrical apparatus 10 and a fuse 12 electrically connected in parallel with the circuit breaker 4 between terminals 6 and 8.

Par exemple, le fusible 12 est une cartouche fusible comportant une ou plusieurs lames fusibles F2.For example, fuse 12 is a fuse cartridge comprising one or more F2 fuse blades.

De façon générale, le coupe-circuit 4 peut être commuté depuis un état électriquement conducteur vers un état électriquement bloquant (ou ouvert).Generally, the circuit breaker 4 can be switched from an electrically conductive state to an electrically blocking (or open) state.

Le coupe-circuit 4 peut être un coupe-circuit pyrotechnique. Par exemple, le coupe-circuit 4 peut comporter une charge explosive configurée pour, lorsqu'elle est déclenchée, couper physiquement un conducteur électrique s'étendant entre les terminaux 8 et 6 du coupe-circuit 4.The circuit breaker 4 may be a pyrotechnic circuit breaker. For example, the circuit breaker 4 may include an explosive charge configured to, when triggered, physically sever an electrical conductor extending between the terminals 8 and 6 of the circuit breaker 4.

Dans l'exemple illustré, le coupe-circuit 4 comporte un corps 20 et un organe de coupure 22 (tel qu'un piston) configuré pour se déplacer par translation dans le corps 20, par exemple suite au déclenchement d'une charge pyrotechnique (non illustrée).In the illustrated example, the circuit breaker 4 comprises a body 20 and a cut-off member 22 (such as a piston) configured to move by translation in the body 20, for example following the triggering of a pyrotechnic charge (not illustrated).

L'organe de coupure 22 est configuré pour sectionner un conducteur électrique interne logé à l'intérieur du corps 20, ce conducteur électrique raccordant le terminal 6 au terminal 8.The cutting member 22 is configured to cut an internal electrical conductor housed inside the body 20, this electrical conductor connecting the terminal 6 to the terminal 8.

Sur la figure 1, le coupe-circuit 4 est illustré dans une position déclenchée. Le conducteur électrique, sectionné par l'organe de coupure 22, est divisé entre une première portion 24 qui prolonge le premier terminal 6, une deuxième portion 26 de conducteur qui prolonge le deuxième terminal 8, et une portion intermédiaire 28 située entre les première et deuxième portions 24, 26 du conducteur électrique.On the Figure 1 , the circuit breaker 4 is illustrated in a triggered position. The electrical conductor, cut by the cut-off member 22, is divided between a first portion 24 which extends the first terminal 6, a second portion 26 of conductor which extends the second terminal 8, and an intermediate portion 28 located between the first and second portions 24, 26 of the electrical conductor.

Une électrode 29, dont le rôle sera précisé dans ce qui suit, est disposée dans la chambre de coupure, de telle sorte que son extrémité libre est placée en regard et à distance de l'une ou de l'autre des portions 24 ou 26.An electrode 29, the role of which will be specified below, is arranged in the cutting chamber, such that its free end is placed opposite and at a distance from one or other of the portions 24 or 26.

L'électrode 29 peut être réalisée en n'importe quel matériau conducteur, par exemple en aluminium, en tungstène, ou préférentiellement du cuivre (notamment pour des raisons de coût). L'électrode 29 peut être surmoulée directement dans le corps 20 (pour améliorer l'étanchéité).The electrode 29 can be made of any conductive material, for example aluminum, tungsten, or preferably copper (in particular for cost reasons). The electrode 29 can be overmolded directly into the body 20 (to improve sealing).

Selon des modes de réalisation alternatifs, le coupe-circuit 4 peut être une cartouche fusible, ou un appareil électromécanique, tel que par exemple un contacteur électromagnétique, ou un interrupteur à semi-conducteur, ou tout autre dispositif approprié.According to alternative embodiments, the circuit breaker 4 may be a fuse cartridge, or an electromechanical device, such as for example an electromagnetic contactor, or a semiconductor switch, or any other suitable device.

L'appareil électrique 10 comporte un corps 30 délimitant un volume intérieur fermé, une première électrode E1, une deuxième électrode E2 et une troisième électrode E3.The electrical device 10 comprises a body 30 delimiting a closed interior volume, a first electrode E1, a second electrode E2 and a third electrode E3.

Les électrodes E1, E2, E3 peuvent être réalisées en n'importe quel matériau électriquement conducteur, par exemple en aluminium, en tungstène, ou préférentiellement en cuivre (notamment pour des raisons de coût). Les électrodes E1, E2, E3 peuvent être réalisées chacune dans un matériau différent pour optimiser les coûts. Les électrodes E1, E2, E3 peuvent être surmoulées directement dans le corps 30 (pour améliorer l'étanchéité).The electrodes E1, E2, E3 can be made of any electrically conductive material, for example aluminum, tungsten, or preferably copper (in particular for cost reasons). The electrodes E1, E2, E3 can each be made of a different material to optimize costs. The electrodes E1, E2, E3 can be overmolded directly into the body 30 (to improve sealing).

Le corps 30 est de préférence réalisé en un matériau électriquement isolant, par exemple en plastique, ou en polymère thermodurci, par exemple en polyamide PA6.6.The body 30 is preferably made of an electrically insulating material, for example plastic, or thermoset polymer, for example polyamide PA6.6.

Les électrodes E1, E2 et E3 sont configurées de telle sorte qu'une extrémité libre de chaque électrode débouche à l'intérieur du volume délimité par le corps 30.The electrodes E1, E2 and E3 are configured such that a free end of each electrode opens inside the volume delimited by the body 30.

Lesdites extrémités libres de chaque électrode E1, E2, E3 sont disposées, à l'intérieur du volume intérieur défini par le corps 30, à distance les unes des autres et en regard par rapport aux autres électrodes.Said free ends of each electrode E1, E2, E3 are arranged, inside the interior volume defined by the body 30, at a distance from each other and opposite the other electrodes.

Dans l'exemple illustré, le corps 30 présente une forme de pavé. Les électrodes E1, E2 et E3 débouchent dans le corps 30 par des faces différentes du corps 30.In the illustrated example, the body 30 has a block shape. The electrodes E1, E2 and E3 open into the body 30 via different faces of the body 30.

Dans cet exemple, l'électrode E1 est connectée au terminal 8 par un conducteur électrique 14. L'extrémité 29 de l'électrode E2 (ou de toute électrode connectée à l'électrode E2) débouche dans la chambre de coupure du coupe-circuit 4. La troisième électrode E3 est connectée à une borne du fusible 12, l'autre borne du fusible étant connectée au terminal 6.In this example, electrode E1 is connected to terminal 8 by an electrical conductor 14. The end 29 of electrode E2 (or of any electrode connected to electrode E2) opens into the breaking chamber of circuit breaker 4. The third electrode E3 is connected to one terminal of fuse 12, the other terminal of the fuse being connected to terminal 6.

D'autres exemples sont possibles. En pratique, toutefois, l'appareil électrique 10 est connecté en série avec le fusible 12, le fusible et l'appareil électrique étant connectés ensemble en parallèle du coupe-circuit 4 par l'intermédiaire de la première électrode et de la troisième électrode, la deuxième électrode débouchant dans une chambre de coupure du coupe circuit.Other examples are possible. In practice, however, the electrical apparatus 10 is connected in series with the fuse 12, the fuse and the electrical apparatus being connected together in parallel with the circuit breaker 4 via the first electrode and the third electrode, the second electrode opening into an extinguishing chamber of the circuit breaker.

De façon générale, l'appareil 10 est configuré pour :

  • interdire la circulation du courant entre la première électrode E1 et la troisième électrode E3 lorsque le courant électrique ou la tension électrique entre la première électrode E1 et la deuxième électrode E2 reste inférieur à une valeur de seuil prédéfinie ;
  • autoriser la circulation d'un courant électrique entre la première électrode E1 et la troisième électrode E3 dès que le courant électrique ou la tension électrique entre la première électrode et la deuxième électrode dépasse une valeur de seuil prédéfinie.
Generally, the device 10 is configured to:
  • prohibiting the flow of current between the first electrode E1 and the third electrode E3 when the electric current or the electric voltage between the first electrode E1 and the second electrode E2 remains below a predefined threshold value;
  • allowing the flow of an electric current between the first electrode E1 and the third electrode E3 as soon as the electric current or the electric voltage between the first electrode and the second electrode exceeds a predefined threshold value.

Dans un mode de réalisation préféré, l'appareil 10 comporte un élément fusible électriquement conducteur F1, tel qu'un fil de cuivre ou d'argent, raccordant la première électrode E1 à la deuxième électrode E2, l'élément fusible étant configuré pour fondre lorsque le courant le traversant dépasse ladite valeur de seuil. L'élément fusible électriquement conducteur F1 peut aussi être un ruban, ou une bande, ou une nappe de câbles ou de fils, ou toute autre structure de connexion appropriée, l'élément fusible électriquement conducteur F1 étant de préférence réalisé en métal. Pour réaliser l'élément fusible, l'homme du métier peut se référer à l'état de l'art connu dans la réalisation de fusibles de protection de circuit électrique.In a preferred embodiment, the apparatus 10 comprises an electrically conductive fusible element F1, such as a copper or silver wire, connecting the first electrode E1 to the second electrode E2, the fusible element being configured to melt when the current flowing through it exceeds said threshold value. The electrically conductive fusible element F1 may also be a ribbon, or a strip, or a sheet of cables or wires, or any other suitable connection structure, the electrically conductive fusible element F1 preferably being made of metal. To produce the element fuse, the person skilled in the art can refer to the state of the art known in the production of fuses for protecting electrical circuits.

Dans ce cas, l'appareil 10 est plus particulièrement configuré pour :

  • autoriser la circulation d'un courant électrique entre la première électrode E1 et la deuxième électrode E2 tant que le courant reste inférieur à une valeur de seuil prédéfinie (tout en empêchant la circulation du courant entre la première électrode E1 et la troisième électrode E3) ;
  • lorsque ledit courant dépasse ladite valeur de seuil, autoriser également la circulation du courant entre le première électrode E1 et la troisième électrode E3, et possiblement interrompre la circulation du courant entre la première électrode E1 et la deuxième électrode E2.
In this case, the device 10 is more particularly configured to:
  • allowing the flow of an electric current between the first electrode E1 and the second electrode E2 as long as the current remains below a predefined threshold value (while preventing the flow of current between the first electrode E1 and the third electrode E3);
  • when said current exceeds said threshold value, also authorize the flow of current between the first electrode E1 and the third electrode E3, and possibly interrupt the flow of current between the first electrode E1 and the second electrode E2.

En d'autres termes, l'appareil 10 permet de dévier le courant électrique provenant de la première électrode E1 pour l'envoyer de la deuxième électrode E2, vers la troisième électrode E3, en fonction de la valeur d'intensité du courant électrique.In other words, the device 10 makes it possible to divert the electric current coming from the first electrode E1 to send it from the second electrode E2, to the third electrode E3, depending on the intensity value of the electric current.

Ainsi, lorsque l'énergie dégagée par le courant circulant dans F1 est inférieur à la valeur de seuil, le courant circule de la première électrode E1 vers la deuxième électrode E2. Lorsque l'énergie dégagée par le courant circulant dans F1 dépasse le seuil, l'élément fusible F1 fond. Cela conduit à l'apparition d'un arc électrique A entre la première électrode E1 et la deuxième électrode E2. L'arc A est ensuite dévié pour s'établir entre la première électrode E1 et la troisième électrode E3.Thus, when the energy released by the current flowing in F1 is lower than the threshold value, the current flows from the first electrode E1 to the second electrode E2. When the energy released by the current flowing in F1 exceeds the threshold, the fusible element F1 melts. This leads to the appearance of an electric arc A between the first electrode E1 and the second electrode E2. The arc A is then deflected to establish itself between the first electrode E1 and the third electrode E3.

On comprend donc que l'agencement, le dimensionnement et l'espacement des électrodes E1, E2, E3 et de leurs extrémités libres est choisi en conséquence. Par exemple, la distance D1 séparant E1 et E2 peut être définie pour être supérieure à la distance D2 séparant E1 et E3, typiquement D1 supérieure ou égale à 1,2 fois D2. Cela a pour conséquence de favoriser la déviation de l'arc A de E2 vers E3.It is therefore understood that the arrangement, dimensioning and spacing of the electrodes E1, E2, E3 and their free ends is chosen accordingly. For example, the distance D1 separating E1 and E2 can be defined to be greater than the distance D2 separating E1 and E3, typically D1 greater than or equal to 1.2 times D2. This has the effect of promoting the deflection of the arc A from E2 to E3.

Par exemple, les première et troisième électrodes E1 et E3 ont leurs extrémités terminales respectives alignées l'une avec l'autre. L'extrémité terminale de la première électrode est ici recourbée et présente une forme en L.For example, the first and third electrodes E1 and E3 have their respective terminal ends aligned with each other. The terminal end of the first electrode is here curved and has an L shape.

Par exemple, l'extrémité de l'électrode E3 peut être conique et pointue afin de favoriser l'attraction de l'arc A.For example, the end of electrode E3 can be conical and pointed in order to promote the attraction of arc A.

En pratique, la première électrode E1, la deuxième électrode E2 et la troisième électrode E3 sont espacées l'une de l'autre et séparées par un volume de gaz, tel que de l'air.In practice, the first electrode E1, the second electrode E2 and the third electrode E3 are spaced from each other and separated by a volume of gas, such as air.

Optionnellement, le volume délimité par le corps 30 peut comporter un ou plusieurs éléments absorbeurs d'énergie 32, 34, tels qu'une mousse métallique ou une pelote de fil d'acier inox, ou de la silice, ou tout matériau approprié, qui contribuent à refroidir l'intérieur du corps 30 et atténuer l'arc électrique en cas de dépassement du seuil de courant.Optionally, the volume delimited by the body 30 may comprise one or more energy-absorbing elements 32, 34, such as a metal foam or a ball of wire. stainless steel, or silica, or any suitable material, which contribute to cooling the interior of the body 30 and attenuating the electric arc in the event of exceeding the current threshold.

Les inserts (a) et (b) de la figure 2 illustrent deux variantes possibles de l'appareil 10.Inserts (a) and (b) of the Figure 2 illustrate two possible variants of the device 10.

L'insert (a) représente un premier mode de réalisation alternatif 10a de l'appareil 10 de la figure 1.Insert (a) represents a first alternative embodiment 10a of the apparatus 10 of the Figure 1 .

L'appareil 10a est globalement identique à l'appareil 10 et présente un fonctionnement similaire, mis à part que les extrémités terminales 40, 42 des électrodes E1 et E2, respectivement, sont recourbées et présentent une forme en L.The apparatus 10a is generally identical to the apparatus 10 and has a similar operation, except that the terminal ends 40, 42 of the electrodes E1 and E2, respectively, are curved and have an L-shape.

En outre, les extrémités libres 40, 42 de la première électrode et de la deuxième électrode sont partiellement séparées par une barrière électriquement isolante 44.Furthermore, the free ends 40, 42 of the first electrode and the second electrode are partially separated by an electrically insulating barrier 44.

Par exemple, la barrière isolante 44 est réalisée dans un même matériau que le corps 30.For example, the insulating barrier 44 is made of the same material as the body 30.

L'élément fusible F1 présente alors une forme en U. Cela permet de faciliter la déviation de l'arc électrique vers la troisième électrode E3.The fuse element F1 then has a U shape. This facilitates the deflection of the electric arc towards the third electrode E3.

L'insert (b) représente un deuxième mode de réalisation alternatif 10b de l'appareil 10 de la figure 1.Insert (b) represents a second alternative embodiment 10b of the apparatus 10 of the Figure 1 .

Dans ce mode de réalisation, l'élément conducteur fusible F1 est omis et remplacé par un espacement (« air gap » en anglais), par exemple rempli d'air.In this embodiment, the fusible conductive element F1 is omitted and replaced by a spacer (“air gap” in English), for example filled with air.

Dans ce cas, le seuil est un seuil de tension électrique. Le claquage diélectrique dans l'air entre les électrodes E1 et E2 est provoqué lorsque la tension générée par l'arc électrique A1 (décrit ci-après) établi entre les conducteurs 26 (relié à E1) et 28 (relié à E2) dépasse une valeur seuil.In this case, the threshold is an electrical voltage threshold. Dielectric breakdown in the air between electrodes E1 and E2 is caused when the voltage generated by the electric arc A1 (described below) established between conductors 26 (connected to E1) and 28 (connected to E2) exceeds a threshold value.

Dans ce mode de réalisation, l'appareil est agencé de telle sorte que la tension de claquage entre la première électrode et la deuxième électrode E2 est inférieure à la tension de claquage entre la première électrode E1 et la troisième électrode E3.In this embodiment, the apparatus is arranged such that the breakdown voltage between the first electrode and the second electrode E2 is lower than the breakdown voltage between the first electrode E1 and the third electrode E3.

Cette caractéristique peut être obtenue en jouant sur le positionnement de la deuxième électrode E2 par rapport aux électrodes E1 et E3. Une autre façon d'obtenir cette caractéristique est d'interposer une paroi fusible (analogue à la paroi fusible 62 décrite ci-après) entre la première électrode E1 et la deuxième électrode E2, et/ou entre la deuxième électrode E2 et la troisième électrode E3, les propriétés de ces parois étant choisies en conséquence pour fondre à partir d'un seuil de tension (et donc d'énergie) spécifique. Ces solutions peuvent également être combinées.This characteristic can be obtained by varying the positioning of the second electrode E2 relative to the electrodes E1 and E3. Another way to obtain this characteristic is to interpose a fusible wall (analogous to the fusible wall 62 described below) between the first electrode E1 and the second electrode E2, and/or between the second electrode E2 and the third electrode E3, the properties of these walls being chosen accordingly to melt from a specific voltage (and therefore energy) threshold. These solutions can also be combined.

Selon une implémentation possible, le corps 50 de l'appareil 10b présente une forme tubulaire ou cylindrique. La première électrode E1 et la troisième électrode E3 sont alignées l'une avec l'autre et avec le corps tubulaire et débouchent sur des faces opposées du corps tubulaire. La deuxième électrode E2 débouche dans le corps 50 au travers de la paroi cylindrique du corps, de façon décentrée (ou asymétrique) par rapport à la première électrode E1 et à la troisième électrode E3. En d'autres termes, la deuxième électrode E2 est décentrée (ou asymétrique) par rapport à la première électrode E1 et à la troisième électrode E3. Dans ce cas, préférentiellement, la distance entre les électrodes E1 et E3 est supérieure à 1,2 fois la distance entre les électrodes E1 et E2.According to a possible implementation, the body 50 of the device 10b has a tubular or cylindrical shape. The first electrode E1 and the third electrode E3 are aligned with each other and with the tubular body and open onto opposite faces of the tubular body. The second electrode E2 opens into the body 50 through the wall cylindrical body, off-center (or asymmetrical) with respect to the first electrode E1 and the third electrode E3. In other words, the second electrode E2 is off-center (or asymmetrical) with respect to the first electrode E1 and the third electrode E3. In this case, preferably, the distance between the electrodes E1 and E3 is greater than 1.2 times the distance between the electrodes E1 and E2.

Par exemple, les faces d'extrémités 52, 54 du corps 50 peuvent présenter une forme conique ou de trapèze. Optionnellement, la paroi interne desdites faces peut comporter des plots électriquement conducteurs.For example, the end faces 52, 54 of the body 50 may have a conical or trapezoidal shape. Optionally, the internal wall of said faces may comprise electrically conductive pads.

D'autres modes de réalisation, non illustrés, sont néanmoins possibles.Other embodiments, not illustrated, are nevertheless possible.

Par exemple, selon une variante, l'élément conducteur fusible F1 peut être remplacé par un bilame, ou plus généralement par un conducteur électrique en matériau à mémoire de forme, raccordant la première électrode E1 à la deuxième électrode E2.For example, according to a variant, the fusible conductive element F1 can be replaced by a bimetallic strip, or more generally by an electrical conductor made of shape memory material, connecting the first electrode E1 to the second electrode E2.

Le bilame est configuré pour se déformer et interrompre le contact électrique entre la première électrode E1 et la deuxième électrode E2 lorsque le courant le traversant dépasse ladite valeur de seuil.The bimetallic strip is configured to deform and interrupt the electrical contact between the first electrode E1 and the second electrode E2 when the current passing through it exceeds said threshold value.

Cela permet ensuite au courant de circuler de la première électrode E1 vers la troisième électrode E3, par exemple par formation d'un arc électrique, ou par mise en contact direct du bilame avec la troisième électrode E3.This then allows the current to flow from the first electrode E1 to the third electrode E3, for example by forming an electric arc, or by bringing the bimetallic strip into direct contact with the third electrode E3.

On comprend ainsi que, dans de nombreux modes de réalisation possibles, incluant le mode de réalisation de la figure 1, l'appareil 10 comporte un élément électriquement conducteur raccordant la première électrode E1 à la deuxième électrode E2, l'élément électriquement conducteur étant configuré pour être modifié lorsque le courant le traversant dépasse ladite valeur de seuil.It is thus understood that, in many possible embodiments, including the embodiment of the Figure 1 , the apparatus 10 comprises an electrically conductive element connecting the first electrode E1 to the second electrode E2, the electrically conductive element being configured to be modified when the current passing through it exceeds said threshold value.

Par exemple, dans le cas où l'élément électriquement conducteur est l'élément fusible F1, ladite modification consiste en une fusion de l'élément fusible F1. Dans le cas où l'élément électriquement conducteur est un matériau déformable à mémoire de forme, tel qu'un bilame, la modification consiste en une déformation.For example, in the case where the electrically conductive element is the fusible element F1, said modification consists of a melting of the fusible element F1. In the case where the electrically conductive element is a deformable shape memory material, such as a bimetallic strip, the modification consists of a deformation.

Chacun de ces modes de réalisation peut être mis en œuvre indépendamment des précédents modes de réalisation.Each of these embodiments may be implemented independently of the previous embodiments.

Dans cette description, le fonctionnement du système 2 est décrit uniquement en référence aux modes de réalisation de l'appareil 10 basés sur le conducteur fusible F1. Cependant, on comprend que ces explications peuvent être transposées aux autres modes de réalisation de l'appareil 10, notamment aux modes de réalisation alternatifs exposés ci-dessus.In this description, the operation of the system 2 is described only with reference to the embodiments of the apparatus 10 based on the fusible conductor F1. However, it is understood that these explanations can be transposed to the other embodiments of the apparatus 10, in particular to the alternative embodiments set out above.

De façon générale, l'appareil 10, de même que ses variantes, peut être utilisé indépendamment du système électrique 2.Generally, the apparatus 10, as well as its variants, can be used independently of the electrical system 2.

Un exemple de fonctionnement du système électrique 2 est illustré au moyen des figures 3, 4 et 5.An example of the operation of the electrical system 2 is illustrated by means of the figures 3 , 4 And 5 .

La figure 3 représente un premier état du système 2 immédiatement après le déclenchement du coupe-circuit 4. Le conducteur interne a été tranché en portions 24, 26 et 28 par l'organe de coupure 22. Le courant électrique C1 provenant du terminal 8 continue de circuler au travers du coupe-circuit, car des arcs électriques, notés A, se sont formés d'une part entre les portions de conducteur 24 et 26 et d'autre part entre les portions de conducteur 26 et 28.There Figure 3 represents a first state of the system 2 immediately after the circuit breaker 4 has been triggered. The internal conductor has been cut into portions 24, 26 and 28 by the cut-off member 22. The electric current C1 coming from the terminal 8 continues to flow through the circuit breaker, because electric arcs, denoted A, have formed on the one hand between the conductor portions 24 and 26 and on the other hand between the conductor portions 26 and 28.

La figure 4 représente un deuxième état du système 2 postérieur au premier état. Le courant électrique C1 continue de circuler au travers du coupe-circuit 4 du fait de la présence des arcs électriques A1 et A2.There Figure 4 represents a second state of system 2 subsequent to the first state. The electric current C1 continues to flow through the circuit breaker 4 due to the presence of the electric arcs A1 and A2.

En parallèle, comme l'électrode E1 est raccordée au terminal 8, une partie du courant électrique circule entre la première électrode E1 et la deuxième électrode E2, en passant par l'élément conducteur fusible F1. Ce courant circule également entre la deuxième électrode E2 et la portion de conducteur centrale 28, du fait de l'apparition d'un autre arc électrique A3 entre ces deux éléments. Préférentiellement, la disposition de l'extrémité 29 à proximité du conducteur 28 favorise l'extinction de l'arc A1 au profit de l'arc A3.In parallel, as the electrode E1 is connected to the terminal 8, a portion of the electric current flows between the first electrode E1 and the second electrode E2, passing through the fusible conductive element F1. This current also flows between the second electrode E2 and the central conductor portion 28, due to the appearance of another electric arc A3 between these two elements. Preferably, the arrangement of the end 29 near the conductor 28 promotes the extinction of the arc A1 in favor of the arc A3.

L'énergie apportée par le courant électrique circulant dans l'élément conducteur fusible F1 augmente pendant le temps mis par le coupe-circuit à s'opposer au passage de courant, ceci grâce à la tension générée par les arcs électriques A1 et A2 puis A2 et A3. Selon la valeur de courant C1 circulant dans le coupe-circuit 4 lorsque celui-ci est déclenché, deux cas de figures sont possibles :The energy supplied by the electric current flowing in the fusible conductive element F1 increases during the time taken by the circuit breaker to oppose the passage of current, this thanks to the voltage generated by the electric arcs A1 and A2 then A2 and A3. Depending on the value of current C1 flowing in the circuit breaker 4 when it is triggered, two scenarios are possible:

Dans un premier cas, si l'énergie apportée par le passage de courant dans l'élément conducteur fusible F1 est inférieure à l'énergie de fusion de l'élément conducteur fusible, alors l'élément conducteur fusible F1 ne fond pas. Cela signifie que la tension générée par les arcs électriques A1 et A2 puis A2 et A3 a suffi à elle seule à s'opposer au passage du courant et à l'annuler. Dans ce cas, le courant C1 est annulé alors que le fusible F1 est simplement échauffé par effet Joule, mais n'est pas fondu. L'isolation électrique finale est assurée dans le coupe circuit par les distances entre les extrémités libres des conducteurs, et dans l'appareil 10 par la distance dans l'air entre les électrodes E1 et E3 (ou la paroi 62 si présente).In the first case, if the energy supplied by the current flow in the fusible conductive element F1 is less than the melting energy of the fusible conductive element, then the fusible conductive element F1 does not melt. This means that the voltage generated by the electric arcs A1 and A2 then A2 and A3 was sufficient in itself to oppose the flow of current and to cancel it. In this case, the current C1 is canceled while the fuse F1 is simply heated by the Joule effect, but is not melted. The final electrical insulation is ensured in the circuit breaker by the distances between the free ends of the conductors, and in the device 10 by the distance in the air between the electrodes E1 and E3 (or the wall 62 if present).

Dans un deuxième cas, si l'énergie apportée par le passage de courant dans F1 dépasse le seuil de d'énergie de fusion (I2t) propre à l'élément conducteur fusible F1, alors cela entraine la fusion de l'élément conducteur fusible et entraine l'apparition d'un arc électrique (non illustré) entre la première électrode E1 et la deuxième électrode E2 à la place de l'élément fusible F1.In a second case, if the energy provided by the passage of current in F1 exceeds the fusion energy threshold (I 2 t) specific to the fusible conductive element F1, then this causes the fusion of the fusible conductive element and leads to the appearance of an arc. electrical (not shown) between the first electrode E1 and the second electrode E2 in place of the fusible element F1.

La figure 5 représente un troisième état du système 2, postérieur au deuxième état. Après la fusion de l'élément conducteur fusible F1, l'arc électrique A établi entre la première électrode E1 et la deuxième électrode E2 est dévié pour s'établir entre la première électrode E1 et la troisième électrode E3 (arc électrique A sur la figure 5).There Figure 5 represents a third state of system 2, subsequent to the second state. After the melting of the fusible conductive element F1, the electric arc A established between the first electrode E1 and the second electrode E2 is deflected to establish itself between the first electrode E1 and the third electrode E3 (electric arc A on the Figure 5 ).

En effet, l'air entourant les extrémités des électrodes est ionisé par l'arc électrique A. L'arc électrique A est attiré par la troisième électrode E3, qui est au même potentiel que le terminal 6. La différence de potentiel entre la première électrode E1 et la deuxième électrode E2, est inférieure à la différence de potentiel entre la première électrode E1 et la troisième électrode E3.In fact, the air surrounding the ends of the electrodes is ionized by the electric arc A. The electric arc A is attracted by the third electrode E3, which is at the same potential as terminal 6. The potential difference between the first electrode E1 and the second electrode E2 is less than the potential difference between the first electrode E1 and the third electrode E3.

La totalité du courant C1 provenant du terminal 8 est alors déviée par l'appareil 10 et cesse de circuler au travers du coupe-circuit 4, entraînant l'extinction des arcs électriques A2 et A3 dans le coupe-circuit 4.All of the current C1 from terminal 8 is then diverted by the device 10 and ceases to flow through the circuit breaker 4, causing the electric arcs A2 and A3 to extinguish in the circuit breaker 4.

Ensuite, le fusible 12 fond pour interrompre la circulation du courant électrique C1. La circulation du courant dans le système électrique 2 est alors interrompue.Then, fuse 12 blows to interrupt the flow of electric current C1. The flow of current in electrical system 2 is then interrupted.

L'isolation électrique finale est assurée dans le coupe circuit par les distances entre les extrémités libres des conducteurs, et par le fusible F2.The final electrical insulation is ensured in the circuit breaker by the distances between the free ends of the conductors, and by the fuse F2.

Comme le fusible 12 n'est pas en permanence traversé par le courant électrique circulant entre les terminaux 6 et 8 du coupe circuit 4 en temps normal (le fusible 12 est protégé de ce courant par l'appareil 10), alors la durée de vie du fusible 12 peut être prolongée. Cela augmente la fiabilité du système électrique 2.Since the fuse 12 is not permanently crossed by the electric current flowing between the terminals 6 and 8 of the circuit breaker 4 under normal circumstances (the fuse 12 is protected from this current by the device 10), then the service life of the fuse 12 can be extended. This increases the reliability of the electrical system 2.

De préférence, les caractéristiques du fusible 12 (notamment, le calibre en courant, le pouvoir de coupure et le profil de montée en tension) sont choisis en fonction du temps de refroidissement des gaz ionisés dans le boîtier 30.Preferably, the characteristics of the fuse 12 (in particular, the current rating, the breaking capacity and the voltage rise profile) are chosen as a function of the cooling time of the ionized gases in the housing 30.

On comprend qu'en pratique, l'appareil 10 est un appareil passif, c'est-à-dire que la déviation de l'arc électrique par l'appareil 10 ne nécessite pas d'actionnement de l'appareil 10 par une action extérieure, telle qu'un déclencheur ou une commande manuelle, à la différence du coupe-circuit 4 par exemple.It is understood that in practice, the device 10 is a passive device, that is to say that the deflection of the electric arc by the device 10 does not require actuation of the device 10 by an external action, such as a trigger or a manual control, unlike the circuit breaker 4 for example.

La figure 6 représente un premier mode de réalisation alternatif 2a du système électrique 2 de la figure 1.There Figure 6 represents a first alternative embodiment 2a of the electrical system 2 of the Figure 1 .

Le système électrique 2b est globalement identique au système 2 et présente un fonctionnement similaire, mis à part que la deuxième électrode E2 est désormais connectée à la portion de conducteur centrale 28, au lieu de déboucher librement dans la chambre de coupure.The electrical system 2b is generally identical to the system 2 and has a similar operation, except that the second electrode E2 is now connected to the central conductor portion 28, instead of opening freely into the extinguishing chamber.

En d'autres termes, la deuxième électrode est connectée à un conducteur électrique interne (la portion centrale 28) du coupe-circuit 4, ce conducteur interne étant couplé à au moins un des terminaux 6, 8 du coupe-circuit 4.In other words, the second electrode is connected to an internal electrical conductor (the central portion 28) of the circuit breaker 4, this internal conductor being coupled to at least one of the terminals 6, 8 of the circuit breaker 4.

La deuxième électrode E2 peut soit être connectée directement à la portion centrale 28, ou être connectée indirectement par l'intermédiaire d'un espacement (air gap), par exemple en étant placée à une distance d'au moins 0,1 mm de la portion centrale 28. Cette dernière variante évite notamment une usure prématurée de l'élément fusible F1 en empêchant la circulation dans l'élément conducteur fusible F1 d'un courant faible, dérivé du courant C1 lorsque le coupe circuit est en position fermée (état passant).The second electrode E2 can either be connected directly to the central portion 28, or be connected indirectly via a spacer (air gap), for example by being placed at a distance of at least 0.1 mm from the central portion 28. This latter variant in particular avoids premature wear of the fusible element F1 by preventing the circulation in the conductive fusible element F1 of a weak current, derived from the current C1 when the circuit breaker is in the closed position (on state).

Dans une variante (non illustrée), la portion centrale 28 peut être mobile ou déformable sur une course supérieure ou égale à la distance qui la sépare de l'électrode 29. En pratique, la portion centrale 28 peut être déplacée par le piston 22 jusqu'à venir en contact avec l'électrode 29.In a variant (not illustrated), the central portion 28 can be movable or deformable over a travel greater than or equal to the distance which separates it from the electrode 29. In practice, the central portion 28 can be moved by the piston 22 until it comes into contact with the electrode 29.

Dans une variante (non illustrée), l'électrode 29 débouche dans un espace situé entre la portion centrale 28 et le piston 22, le piston 22 étant positionné entre l'électrode 29 et l'extrémité 26. Ainsi, cela facilite l'extinction de l'arc A1 et l'apparition de l'arc A3. Le courant C1 est ainsi dévié totalement dans l'élément conducteur fusible F1.In a variant (not shown), the electrode 29 opens into a space located between the central portion 28 and the piston 22, the piston 22 being positioned between the electrode 29 and the end 26. Thus, this facilitates the extinction of the arc A1 and the appearance of the arc A3. The current C1 is thus diverted completely into the fusible conductive element F1.

Dans une autre variante, la portion centrale 28 est la seule pièce mobile à l'intérieur du coupe-circuit, les portions 24 et 26 restant fixes. La portion centrale 28 peut ainsi se déplacer jusqu'à venir contacter l'électrode 29.In another variant, the central portion 28 is the only moving part inside the circuit breaker, the portions 24 and 26 remaining fixed. The central portion 28 can thus move until it comes into contact with the electrode 29.

Dans des variantes préférées, comme visible sur la figure 6, la deuxième électrode E2 est connectée au conducteur électrique interne (à la portion centrale 28) par l'intermédiaire d'un élément isolant 60, tel qu'un suppresseur à tube de décharge (« gas arrestor » en anglais). Cet élément peut également être une varistance (MOV) ou tout autre élément empêchant la circulation d'un courant faible.In preferred variants, as seen on the Figure 6 , the second electrode E2 is connected to the internal electrical conductor (to the central portion 28) via an insulating element 60, such as a gas arrestor . This element can also be a varistor (MOV) or any other element preventing the flow of a weak current.

De préférence, si l'élément isolant 60 est un élément suppresseur de tension son seuil de tension peut être bas, par exemple de l'ordre de 10 Volts. Cela permet d'empêcher le passage du courant électrique dans l'appareil 10 tant qu'aucun arc électrique n'est présent dans le coupe-circuit 4, tout en laissant passer le courant dans l'élément conducteur fusible F1 très rapidement après le déclenchement du coupe circuit et l'apparition de l'arc électrique A1.Preferably, if the insulating element 60 is a voltage suppressor element, its voltage threshold may be low, for example of the order of 10 Volts. This makes it possible to prevent the passage of electric current in the device 10 as long as no electric arc is present in the circuit breaker 4, while allowing the current to pass into the conductive fusible element F1 very quickly after the circuit breaker has been triggered and the electric arc A1 has appeared.

En variante, l'élément isolant 60 pourrait être connecté à un emplacement différent.Alternatively, the insulating element 60 could be connected at a different location.

Toujours en variante, l'élément isolant 60 peut aussi avoir un seuil de tension élevé, par exemple proche de la tension nominale du système à protéger. Cela a pour effet de retarder le passage de courant dans l'élément conducteur fusible F1, afin de laisser le temps aux arcs électriques A1 et A2 de s'opposer au passage du courant C1.Still as a variant, the insulating element 60 may also have a high voltage threshold, for example close to the nominal voltage of the system to be protected. This has the effect of delaying the flow of current in the fusible conductive element F1, in order to allow time for the electric arcs A1 and A2 to oppose the flow of current C1.

Dans une variante, le coupe circuit 4 est composé d'un assemblage en série de plusieurs coupe circuits, par exemple de deux coupe circuits : le coupe circuit décrit précédemment, et un coupe circuit additionnel connecté en série avec ledit coupe circuit, la connexion étant réalisée par les terminaux 6 ou 8 respectifs des deux coupe circuits. Dans ce cas, l'électrode E2 ou l'électrode 29 ne débouche pas dans la chambre de coupure à proprement parler, mais débouche préférentiellement au point de jonction entre les deux coupe circuits. En d'autres termes, la deuxième électrode E2, 29 étant connectée à la jonction entre lesdits coupe circuits.In a variant, the circuit breaker 4 is composed of a series assembly of several circuit breakers, for example two circuit breakers: the circuit breaker described above, and an additional circuit breaker connected in series with said circuit breaker, the connection being made by the respective terminals 6 or 8 of the two circuit breakers. In this case, the electrode E2 or the electrode 29 does not open into the breaking chamber strictly speaking, but preferentially opens at the junction point between the two circuit breakers. In other words, the second electrode E2, 29 being connected to the junction between said circuit breakers.

Dans des variantes optionnelles, à l'intérieur du volume délimité par le corps 30 de l'appareil 10, l'extrémité libre de la troisième électrode E3 est séparée des extrémités libres de la première électrode E1 et de la deuxième électrode E2 par une paroi fusible 62, représentée en traits pointillés sur la figure 6.In optional variants, inside the volume delimited by the body 30 of the device 10, the free end of the third electrode E3 is separated from the free ends of the first electrode E1 and the second electrode E2 by a fusible wall 62, shown in dotted lines on the Figure 6 .

Par exemple, la paroi fusible 62 est configurée, ou par exemple pour fondre, sous l'effet de la température dégagée par l'arc électrique A3 ou pour se rompre sous l'effet de la pression à l'intérieur de l'appareil 10. La paroi fusible 62 peut, par exemple, être réalisée en plastique ou tout autre matériau isolant électriquement. La paroi permet de réduire la distance entre les électrodes E1 et E3, car son pouvoir isolant électrique est supérieur à celui de l'air. Une fois que cette paroi est rompue, l'arc se formant entre la première électrode E1 et la troisième électrode E3 est de longueur réduite, donc l'énergie qu'il dégage est réduite.For example, the fusible wall 62 is configured, for example, to melt under the effect of the temperature released by the electric arc A3 or to rupture under the effect of the pressure inside the device 10. The fusible wall 62 may, for example, be made of plastic or any other electrically insulating material. The wall makes it possible to reduce the distance between the electrodes E1 and E3, because its electrical insulating power is greater than that of air. Once this wall is broken, the arc forming between the first electrode E1 and the third electrode E3 is of reduced length, therefore the energy it releases is reduced.

En pratique, toutefois l'appareil 10 précédemment décrit (ou n'importe quelle de ses variantes) peut être utilisé. Une telle paroi peut aussi être utilisée dans tout ou partie des variantes de l'appareil 10 précédemment décrites.In practice, however, the apparatus 10 previously described (or any of its variants) may be used. Such a wall may also be used in all or part of the variants of the apparatus 10 previously described.

Les inserts (a) et (b) de la figure 7 illustrent deux variantes possibles d'encapsulation de tout ou partie des éléments du système 2 dans un corps commun.Inserts (a) and (b) of the Figure 7 illustrate two possible variants of encapsulation of all or part of the elements of system 2 in a common body.

L'insert (a) représente un premier mode de réalisation d'une cartouche 70 dans lequel sont intégrés l'appareil 10 et le fusible 12.The insert (a) represents a first embodiment of a cartridge 70 in which the device 10 and the fuse 12 are integrated.

Un corps tubulaire (ou cylindrique) 72 délimite une première région 74 (ou compartiment) correspondant au fusible 12 et une deuxième région 76 (ou compartiment) correspondant à l'appareil 10.A tubular (or cylindrical) body 72 delimits a first region 74 (or compartment) corresponding to the fuse 12 and a second region 76 (or compartment) corresponding to the device 10.

De préférence, le corps tubulaire 72 est en matériau électriquement isolant, par exemple en plastique, ou en céramique, ou en un matériau composite comportant des fibres de verre noyées dans une matrice en résine, ou tout matériau approprié.Preferably, the tubular body 72 is made of electrically insulating material, for example plastic, or ceramic, or a composite material comprising glass fibers embedded in a resin matrix, or any suitable material.

La première région 74 et la deuxième région 76 sont séparées par une paroi électriquement conductrice, de façon à mettre en contact des composants présents dans ces deux régions. Avantageusement, les extrémités terminales du corps 72 comportent des capuchons 78, qui peuvent être des capuchons métalliques sertis sur le corps tubulaire 72.The first region 74 and the second region 76 are separated by an electrically conductive wall, so as to bring into contact components present in these two regions. Advantageously, the terminal ends of the body 72 comprise caps 78, which may be metal caps crimped onto the tubular body 72.

Par exemple, la première région 74 comporte une ou plusieurs lames fusibles F2 immergées dans un matériau silicé, tel que du sable.For example, the first region 74 comprises one or more fuse blades F2 immersed in a silica material, such as sand.

La deuxième région 76 comporte les électrodes E1 et E2 (débouchant à l'extérieur du capuchon 78) l'électrode E3 (par exemple intégrée au sein d'une pièce de contact métallique qui forme ici la paroi séparant les régions 74 et 76, pour assurer une connexion électrique avec les lames fusibles F2). Le cas échéant, la deuxième région comporte aussi l'élément conducteur fusible F1.The second region 76 comprises the electrodes E1 and E2 (opening outside the cap 78) the electrode E3 (for example integrated within a metal contact part which here forms the wall separating the regions 74 and 76, to ensure an electrical connection with the fuse blades F2). Where appropriate, the second region also comprises the fusible conductive element F1.

De préférence, la deuxième région 76 comporte un corps électriquement isolant, par exemple formé en plastique, qui couvre les parois internes de la deuxième région 76 et qui sert à maintenir les électrodes E1 et E2 en position.Preferably, the second region 76 comprises an electrically insulating body, for example formed from plastic, which covers the internal walls of the second region 76 and which serves to hold the electrodes E1 and E2 in position.

Optionnellement, la région 76 comporte les éléments absorbants 32, 34 ainsi que, le cas échéant, l'élément suppresseur de tension 60.Optionally, region 76 comprises the absorbing elements 32, 34 as well as, where appropriate, the voltage suppressor element 60.

Selon que l'élément suppresseur de tension 60 est présent ou non, l'élément conducteur fusible F1 raccorde la première électrode E1 à l'élément suppresseur de tension 60 ou directement à la deuxième électrode E2.Depending on whether the voltage suppressor element 60 is present or not, the fusible conductive element F1 connects the first electrode E1 to the voltage suppressor element 60 or directly to the second electrode E2.

L'insert (b) de la figure 7 représente un deuxième mode de réalisation d'une cartouche 80 dans laquelle sont intégrés au moins une partie des composants de l'appareil 10. Ce mode de réalisation est surtout applicable au mode de réalisation du système électrique 2b illustré sur la figure 8.Insert (b) of the Figure 7 represents a second embodiment of a cartridge 80 in which at least some of the components of the device 10 are integrated. This embodiment is especially applicable to the embodiment of the electrical system 2b illustrated in the figure 8 .

Ce mode de réalisation diffère notamment des autres modes de réalisation du système 2a en ce l'appareil 10 est réalisé sous la forme d'un ensemble 90 dans lequel l'élément fusible F1 est associé à un deuxième coupe-circuit 92 comportant une charge pyrotechnique 94, un contact mobile 96 et des terminaux de raccordement 98.This embodiment differs in particular from the other embodiments of the system 2a in that the device 10 is produced in the form of an assembly 90 in which the fuse element F1 is associated with a second circuit breaker 92 comprising a pyrotechnic charge 94, a movable contact 96 and connection terminals 98.

L'un des terminaux 98 est connecté au fusible 12 tandis que l'autre terminal 98 est raccordé à une première électrode 100A connectée au terminal 8. Une deuxième électrode 100B raccorde l'élément fusible F1 à la portion centrale 28 par le biais de l'élément suppresseur de tension 60 et d'une troisième électrode 100C. En variante, il est possible de ne pas utiliser d'élément suppresseur de tension, dans ce cas l'électrode 100C est reliée directement à l'électrode 100B.One of the terminals 98 is connected to the fuse 12 while the other terminal 98 is connected to a first electrode 100A connected to the terminal 8. A second electrode 100B connects the fuse element F1 to the central portion 28 via the voltage suppressor element 60 and a third electrode 100C. Alternatively, it is possible not to use a voltage suppressor element, in this case the electrode 100C is connected directly to the electrode 100B.

La charge pyrotechnique 94 est connectée à l'électrode 100B et à l'électrode 100A, de manière à être déclenchée lorsque l'élément fusible F1 a fondu. Ainsi, le système permet de dévier le courant arrivant depuis le terminal 8 du coupe-circuit 4 vers le fusible 12.The pyrotechnic charge 94 is connected to the electrode 100B and the electrode 100A, so as to be triggered when the fuse element F1 has melted. Thus, the system allows the current arriving from the terminal 8 of the circuit breaker 4 to be diverted to the fuse 12.

Cette solution permet d'interrompre des courants de très forte intensité (pas d'arc A, pas d'énergie dissipée dans l'appareil 10).This solution makes it possible to interrupt very high intensity currents (no arc A, no energy dissipated in the device 10).

Sur l'insert (b) de la figure 7, la cartouche 80 comporte un corps tubulaire ou cylindrique 82 qui délimite une région 84 comportant une lame fusible F1 immergée dans un matériau silicé, tel que du sable, et s'étendant entre les électrodes 100A et 100B. De préférence, le corps tubulaire 82 est en matériau électriquement isolant, par exemple en plastique, ou en céramique, ou en un matériau composite comportant des fibres de verre noyées dans une matrice en résine, ou tout matériau approprié.On the insert (b) of the Figure 7 , the cartridge 80 comprises a tubular or cylindrical body 82 which delimits a region 84 comprising a fuse blade F1 immersed in a siliceous material, such as sand, and extending between the electrodes 100A and 100B. Preferably, the tubular body 82 is made of electrically insulating material, for example plastic, or ceramic, or a composite material comprising glass fibers embedded in a resin matrix, or any suitable material.

Avantageusement, les extrémités terminales du corps 82 comportent des capuchons 86. L'électrode 100A est disposée à une extrémité du corps 82, tandis que les électrodes 100B et 100C sont disposées à l'autre extrémité du corps 82. De préférence, l'intérieur du corps tubulaire 82 comporte, sur l'extrémité qui porte les électrodes 100B et 100C, un corps électriquement isolant qui sert à maintenir les électrodes 100C et 100B en position.Advantageously, the terminal ends of the body 82 comprise caps 86. The electrode 100A is arranged at one end of the body 82, while the electrodes 100B and 100C are arranged at the other end of the body 82. Preferably, the interior of the tubular body 82 comprises, on the end which carries the electrodes 100B and 100C, an electrically insulating body which serves to hold the electrodes 100C and 100B in position.

D'autres exemples sont cependant possibles.Other examples are possible, however.

Dans certains modes de réalisation, non illustrés, l'appareil 10 peut être intégré à l'intérieur du coupe circuit 4. Par exemple, les électrodes E1 et E2 sont disposées dans l'organe de coupure 22, en émergeant de l'organe de coupure 22, ce dernier étant électriquement conducteur, alors que l'électrode E3 est disposée dans le corps 20 du coupe-circuit 4, de sorte à se trouver en regard et alignée avec l'électrode E1 lorsque l'organe de coupure 22 est en position déployée.In certain embodiments, not illustrated, the apparatus 10 can be integrated inside the circuit breaker 4. For example, the electrodes E1 and E2 are arranged in the cut-off member 22, emerging from the cut-off member 22, the latter being electrically conductive, while the electrode E3 is arranged in the body 20 of the circuit breaker 4, so as to be opposite and aligned with the electrode E1 when the cut-off member 22 is in the deployed position.

Grâce à l'invention, le fusible 12 n'est mis en connexion en parallèle avec le coupe-circuit 4 qu'au moment où le coupe-circuit 4 est déclenché et qu'à la condition que l'énergie traversant le coupe circuit a dépassé une valeur seuil, ceci pour éviter que le fusible 12 ne soit en permanence traversé par un courant électrique, car cela pourrait conduire à un vieillissement prématuré du fusible. L'invention permet aussi de garantir une ouverture rapide du circuit même quand le courant qui le traverse lors de son déclenchement est faible ou nul.By virtue of the invention, the fuse 12 is only connected in parallel with the circuit breaker 4 when the circuit breaker 4 is triggered and only on condition that the energy passing through the circuit breaker has exceeded a threshold value, this to prevent the fuse 12 from being permanently crossed by an electric current, since this could lead to premature aging of the fuse. The invention also makes it possible to guarantee rapid opening of the circuit even when the current passing through it when it is triggered is low or zero.

Par rapport à d'autres solutions techniques, la valeur seuil déterminée par le calibre de l'élément fusible F1 présente de nombreux avantages sur le plan pratique et en termes de facilité à être produite industriellement. Notamment, la valeur de seuil est facile à régler lors du développement du produit, et peut être facilement maitrisée lors d'une production grande série. Cette valeur de seuil est en outre stable au cours du temps, en étant peu sensible au vieillissement (contrairement à une membrane plastique par exemple) et insensible à la pression ambiante. De plus, la valeur seuil tend à être peu dépendante de la valeur d'inductance de l'installation.Compared to other technical solutions, the threshold value determined by the fuse element rating F1 has many advantages in practical terms and in terms of ease of industrial production. In particular, the threshold value is easy to adjust during product development and can be easily controlled during large-scale production. This threshold value is also stable over time, being relatively insensitive to aging (unlike a plastic membrane, for example) and insensitive to ambient pressure. In addition, the threshold value tends to be relatively independent of the inductance value of the installation.

Toute caractéristique de l'un des modes de réalisation ou variante décrite ci-dessus, peut être mise en œuvre dans les autres modes de réalisation et variantes décrits.Any feature of one of the embodiments or variations described above may be implemented in the other embodiments and variations described.

Claims (12)

Appareil électrique (10b) comportant un corps (30) délimitant un volume intérieur fermé, une première électrode (E1), une deuxième électrode (E2) et une troisième électrode (E3), une extrémité libre de chaque électrode débouchant à l'intérieur du volume intérieur, lesdites extrémités libres de chaque électrode étant disposées, à l'intérieur du volume intérieur, à distance les unes des autres et en regard par rapport aux autres électrodes, dans lequel la première électrode (E1), la deuxième électrode (E2) et la troisième électrode (E3) sont espacées l'une de l'autre et séparées par un volume de gaz, tel que de l'air, une tension électrique de claquage entre la deuxième électrode (E2) et la première électrode (E1) étant inférieure à une tension électrique de claquage entre la deuxième électrode (E2) et la troisième électrode (E3), l'appareil électrique étant configuré pour : - interdire la circulation du courant entre la première électrode et la troisième électrode lorsque la tension électrique entre la première électrode (E1) et la deuxième électrode (E2) reste inférieure à une valeur de seuil prédéfinie, la valeur de seuil étant égale à la tension électrique de claquage entre la première électrode (E1) et la deuxième électrode (E2) ; - lorsque ladite tension électrique dépasse ladite valeur de seuil, autoriser la circulation du courant entre la première électrode et la troisième électrode, dans lequel la circulation se fait sous la forme d'un arc électrique préalablement établi entre la première électrode (E1) et la deuxième électrode (E2), cet arc étant ensuite dévié pour s'établir entre la première électrode (E1) et la troisième électrode (E3). Electrical apparatus (10b) comprising a body (30) delimiting a closed interior volume, a first electrode (E1), a second electrode (E2) and a third electrode (E3), a free end of each electrode opening into the interior of the interior volume, said free ends of each electrode being arranged, inside the interior volume, at a distance from each other and opposite the other electrodes, wherein the first electrode (E1), the second electrode (E2) and the third electrode (E3) are spaced apart from each other and separated by a volume of gas, such as air, a breakdown voltage between the second electrode (E2) and the first electrode (E1) being lower than a breakdown voltage between the second electrode (E2) and the third electrode (E3), the electrical appliance being configured to: - prohibiting the flow of current between the first electrode and the third electrode when the electrical voltage between the first electrode (E1) and the second electrode (E2) remains below a predefined threshold value, the threshold value being equal to the breakdown electrical voltage between the first electrode (E1) and the second electrode (E2); - when said electrical voltage exceeds said threshold value, allow the flow of current between the first electrode and the third electrode, in which the circulation takes place in the form of an electric arc previously established between the first electrode (E1) and the second electrode (E2), this arc then being deflected to establish itself between the first electrode (E1) and the third electrode (E3). Appareil électrique (10b) selon la revendication 1, dans lequel, à l'intérieur du volume, l'extrémité libre de la troisième électrode (E3) est séparée des extrémités libres de la première électrode (E1) et de la deuxième électrode (E2) par une paroi fusible (62).Electrical apparatus (10b) according to claim 1, wherein, inside the volume, the free end of the third electrode (E3) is separated from the free ends of the first electrode (E1) and the second electrode (E2) by a fusible wall (62). Appareil électrique (10b) selon la revendication 1, dans lequel la deuxième électrode (E2) est décentrée par rapport à la première électrode (E1) et à la troisième électrode (E3).Electrical apparatus (10b) according to claim 1, wherein the second electrode (E2) is off-center relative to the first electrode (E1) and the third electrode (E3). Appareil électrique (10b) selon la revendication 3, dans lequel le corps (50) présente une forme tubulaire avec une paroi cylindrique, la première électrode (E1) et la troisième électrode (E3) étant alignées l'une avec l'autre et débouchant sur des faces opposées du corps (50), la deuxième électrode (E2) débouchant dans le corps (50) au travers de la paroi cylindrique, de façon décentrée par rapport à la première électrode (E1) et à la troisième électrode (E3).Electrical apparatus (10b) according to claim 3, in which the body (50) has a tubular shape with a cylindrical wall, the first electrode (E1) and the third electrode (E3) being aligned with each other and opening onto opposite faces of the body (50), the second electrode (E2) opening into the body (50) at through the cylindrical wall, off-center relative to the first electrode (E1) and the third electrode (E3). Système électrique (2) pour interrompre un courant électrique, comportant un coupe-circuit (4), un fusible (12) et un appareil électrique (10, 10b) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, l'appareil électrique étant connecté en série avec le fusible (12), le fusible et l'appareil électrique étant connectés ensemble en parallèle du coupe-circuit (4) par l'intermédiaire de la première électrode (E1) et de la troisième électrode (E3), la deuxième électrode (E2) débouchant dans une chambre de coupure du coupe circuit (4).Electrical system (2) for interrupting an electric current, comprising a circuit breaker (4), a fuse (12) and an electrical apparatus (10, 10b) according to any one of the preceding claims, the electrical apparatus being connected in series with the fuse (12), the fuse and the electrical apparatus being connected together in parallel with the circuit breaker (4) via the first electrode (E1) and the third electrode (E3), the second electrode (E2) opening into an isolating chamber of the circuit breaker (4). Système électrique (2) selon la revendication 5, dans lequel la deuxième électrode (E2) est connectée à un conducteur électrique interne (28) du coupe-circuit (4) avant ou après actionnement du coupe circuit, ce conducteur interne étant couplé à au moins un des terminaux (6, 8) du coupe-circuit (4).Electrical system (2) according to claim 5, wherein the second electrode (E2) is connected to an internal electrical conductor (28) of the circuit breaker (4) before or after actuation of the circuit breaker, this internal conductor being coupled to at least one of the terminals (6, 8) of the circuit breaker (4). Système électrique (2) selon la revendication 6, dans lequel la deuxième électrode (E2) est connectée au conducteur électrique interne (28) par l'intermédiaire d'un élément isolant tel qu'un élément suppresseur de tension (60) ou une varistance.Electrical system (2) according to claim 6, wherein the second electrode (E2) is connected to the internal electrical conductor (28) via an insulating element such as a voltage suppressor element (60) or a varistor. Système électrique (2) selon la revendication 5, dans lequel le système électrique comporte un coupe circuit additionnel connecté en série avec ledit coupe-circuit (4) par leurs terminaux (6, 8) respectifs, la deuxième électrode (E2, 29) étant connectée à la jonction entre lesdits coupe circuits.Electrical system (2) according to claim 5, wherein the electrical system comprises an additional circuit breaker connected in series with said circuit breaker (4) by their respective terminals (6, 8), the second electrode (E2, 29) being connected to the junction between said circuit breakers. Système électrique selon la revendication 5, dans lequel la deuxième électrode (E2, 29) est disposée, dans la chambre de coupure, en regard et à distance d'un des terminaux (6, 8) du coupe-circuit (4).Electrical system according to claim 5, in which the second electrode (E2, 29) is arranged, in the cut-off chamber, opposite and at a distance from one of the terminals (6, 8) of the circuit breaker (4). Système électrique (2) selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel le fusible (12) et l'appareil électrique (10 ; 10b) sont intégrés au sein d'un même corps (70).Electrical system (2) according to any one of claims 5 to 8, in which the fuse (12) and the electrical device (10; 10b) are integrated within the same body (70). Système électrique (2) selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel le coupe circuit (4) et l'appareil électrique (10 ; 10b) sont intégrés au sein d'un même corps.Electrical system (2) according to any one of claims 5 to 8, in which the circuit breaker (4) and the electrical device (10; 10b) are integrated within the same body. Système électrique (2) selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, dans lequel le coupe circuit (4) est un coupe-circuit pyrotechnique.Electrical system (2) according to any one of claims 5 to 10, wherein the circuit breaker (4) is a pyrotechnic circuit breaker.
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