BE894971A

BE894971A - Conducteur fusible d'une seule piece pour coupe-circuit electriques

Info

Publication number: BE894971A
Application number: BE0/209447A
Authority: BE
Original assignee: Hermsdorf Keramik Veb
Priority date: 1981-11-09
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1983-03-01
Also published as: DE3239903A1; DE3239903C2; DD201072A1; DD201072B1

Description


  Conducteur fusible d'une seule pièce pour

  
coupe-circuit électriques.

  
La présente invention concerne un conducteur

  
fusible d'une seule pièce pour des coupe-circuit

  
électriques comportant au moins un dépôt de substance

  
active dans une rainure et des endroits étroits de

  
section transversale diminuée. 

  
De tels conducteurs fusibles sont utilisés en

  
 <EMI ID=1.1> 

  
pouvoir de coupure.

  
Le document DE-OS 2927660 décrit un conducteur fusible qui, au moyen d'un dépôt de brasure tendre et d'endroits étroits de section transversale diminuée et de largeurs d'évidements différentes devrait atteindre une caractéristique de coupure déterminée et un vieillissement faible par le fait que la substance active est appliquée directement sur un endroit étroit et que le maximum de température est établi par des diminutions supplémentaires de section transversale dans l'endroit portant la substance active. Ce conducteur fusible a l'inconvénient que la température nécessaire pour la séparation par fusion est largement supérieure au point de fusion de la substance active à cause de conditions de décomposition mal choisies.

  
Cet échauffement élevé diminue la résistance au vieillissement et mène à des déperditions d'énergie importantes car, même à la température nominale, une température de fonctionnement élevée est déjà atteinte.

  
Le document DE-PS 2428569 décrit des conducteurs fusibles dans lesquels au moins une accumulation de substance active est prévue devant l'endroit étroit portant du courant et seule une partie de la substance active est en contact avec des zones à température plus élevée.

  
Ce système présente l'inconvénient que la substance active, dans le cas d'une dissolution, doit être transportée depuis l'accumulation vers l'emplacement de réaction sur l'endroit étroit, ce qui, en particulier après un temps de fonctionnement prolongé, est rendu difficile par l'atténuation de l'aptitude au mouillage de la matière de support. Un autre inconvénient est que la section transversale portant du courant est alors décomposée à partir du centre de la substance active radialement vers l'extérieur parallèlement à la surface, avec pour résultat que le rapport de la surface d'attaque de la substance active au volume à dissoudre de la matière de support nécessaire pour l'interruption est très petit et que l'opération de fusion est de ce fait ralentie.

  
Simultanément, à la suite de l'écoulement de la substance active vers l'endroit de réaction, cette matière se refroidit, ce qui allonge d'autant l'opération de fusion.

  
Le document US PS 4227167 décrit finalement un conducteur fusible dans lequel le dépôt de substance active avoisine directement l'endroit étroit prévu pour la rupture. L'inconvénient de cette variante est que la substance active n'est pas géométriquement fixée, par exemple dans une rainure, ce qui provoque un écoulement en largeur indéfini et donne d'une part, des caractéristiques de séparation par fusion fortement dispersées et, d'autre part, des sections de la substance active qui sont très défavorables pour l'opération de dissolution.

  
De plus, il convient de noter que la position de la substance active sur le conducteur fusible n'a pas été choisie telle que le spectre de température favorise de manière optimale l'opération de séparation par fusion. Finalement, on peut constater que dans toute la littérature de brevet examinée, il n'est pas fait mention de l'influence de forces extérieures (par exemple de la gravité, de la force centrifuge) sur l'opération de dissolution par activation ou empêchement de courants à l'intérieur de la substance active et que, de ce fait, en particulier dans des conducteurs fusibles comportant un seul dépôt de brasure se trouvant d'un côté du maximum de température de l'endroit de réaction, la caractéristique de séparation par fusion dépend essentiellement de la position de montage.

  
L'invention a pour but de procurer un conducteur fusible à faible déperdition, constant quant à son vieillissement et à sa caractéristique et pouvant être fabriqué de manière avantageuse du point de vue technologique.

  
L'invention vise à procurer un conducteur fusible qui se sépare par fusion et interrompt le passage du courant le plus rapidement possible à des températures qui ne sont que légèrement supérieures au point de fusion de la substance active. A cet effet, les sections transversales portant du courant de tous les endroits étroits d'une rangée d'endroits étroits doivent être dissous perpendiculairement à leurs surfaces et tout à fait localement sur ces endroits étroits. Cette dissolution locale assure que la dissolution nécessaire ne porte que sur un volume de matière de support qui est très petit par rapport à la quantité de substance active. 

  
L'application d'une partie de la substance active chaque fois sur la moitié des endroits étroits d'une rangée d'endroits étroits qui est tournée vers la rainure à brasure qui, pour sa part, est disposée perpendiculairement à la direction du courant, a pour résultat que la substance active se trouve en permanence directement sur l'endroit de réaction, que cet endroit de réaction lui-même se trouve cependant dans la zone de lisière du dépôt de substance active et sur les endroits étroits de la rangée d'endroits étroits correspondante et que la substance active conserve sa forme et sa position, même après fusion, c'est-à-dire qu'un transport vers l'endroit de réaction n'est pas nécessaire, qu'un effet de refroidissement de la substance active ne se produit pas et que la disposition techniquement favorable à l'écoulement de la substance active est conservée.

  
La saturation de la substance active par de la matière dissoute du support est déterminante pour la vitesse de l'opération de coupure. Une disposition adéquate du conducteur fusible dans un champ de force extérieur (gravité, force centrifuge, etc.), favorise les écoulements qui, en liaison avec la fraction plus froide de l'alimentation de substance active, mène en cet endroit à des séparations de sorte que la substance active refluant vers l'endroit de réaction conserve en permanence son pouvoir de dissolution.

  
Suivant l'invention, ce but est atteint par le fait que, selon les Fig. la et lb, la substance active 3 se trouve dans au moins une rainure d'une forme et d'une grandeur favorisant techniquement l'écoulement qui s'étend transversalement sur la matière de support 1 et dont le rapport entre la largeur moyenne b et la profondeur t est proche de l'unité, la rainure devant être agencée sur le conducteur fusible de telle façon que les demi-surfaces de tous les endroits étroits 2 d'une rangée d'endroits étroits s'étendent chaque fois dans la rainure à substance active au point qu'une section d'écoulement 4 suffisamment grande soit garantie dans la substance active au voisinage de l'endroit de réaction.

   Selon la Fig. le, à cet effet, le choix du côté de la rangée d'endroits étroits porte sur celui qui, dans le cas d'un fonctionnement coupe-circuit, évacue la température de la rangée d'endroits étroits de manière que la majeure partie du dépôt de substance active se trouve à des températures inférieures à celle de l'endroit de réaction 5.

  
Cette différence de température doit avantageusement être aussi grande que possible. Lors de l'utilisation d'un seul dépôt de substance active,  suivant l'invention, le conducteur fusible doit alors être agencé de telle sorte que le centre de gravité de la substance active se trouve toujours dans la direction d'une force, vu à partir de la rangée d'endroits étroits recouverte pour moitié de substance active (par

  
 <EMI ID=2.1> 

  
conducteur fusible lors de l'utilisation de la gravité). Si, par contre, plusieurs dépôts de substance active sont disposés sur la matière de support, il faut garantir que tous les dépôts de substance active satisfassent dans la même mesure aux exigences précitées.

  
A titre de substance active, on utilise avantageusement une brasure à faible intervalle de fusion apte à réagir avec la matière de support, en particulier du métal pur ou un mélange eutectique.

  
L'invention sera décrite ci-après plus en détail au moyen d'un exemple de réalisation et avec référence aux dessins annexés.

  
Le conducteur fusible représenté sur les Fig. 1 et 2 est formé d'un support en forme de bande 1 fait d'une matière bonne conductrice de l'électricité
(par exemple de l'argent, du cuivre ou des combinaisons de matières correspondantes) qui présente plusieurs rangées d'endroits étroits 6, 7 et au moins un dépôt de substance active. La substance active se trouve dans une rainure dont le rapport de la largeur moyenne b à la profondeur t (Fig. lb) est voisin de l'unité.

  
Au moins une rangée d'endroits étroits 6 s'étend dans un dépôt de substance active 3 au point que chaque endroit étroit individuel de cette rangée

  
 <EMI ID=3.1> 

  
qu'au voisinage de l'endroit de réaction, une section d'écoulement 4 suffisante soit simultanément garantie. 

  
Le dépôt de substance active se trouve alors du côté de la rangée d'endroits étroits 6 qui, par rapport aux extrémités du conducteur fusible, présente la résistance électrique la plus faible.

  
Des rangées d'endroits étroits à résistances électriques différentes sont avantageusement disposées sur le conducteur fusible d'une telle manière que les rangées d'endroits étroits à plus faible résistance électrique 7 soient situées davantage vers l'extérieur que les rangées d'endroits étroits à résistance électrique plus élevée. Les apports de résistance différents des rangées d'endroits étroits 6 et 7 sont réalisés par des formes d'endroits étroits différentes, la section transversale portant du courant au niveau de l'endroit le plus étroit de chacun des endroits étroits étant cependant la même. La distance a indiquée sur les Fig. 2 et 3 peut, le cas échéant, être choisie égale à zéro, de sorte que le conducteur fusible peut présenter aussi bien un nombre pair qu'un nombre impair de rangées d'endroits étroits.

   Le positionnement du conducteur fusible représenté sur la Fig. 2 dans le coupe-circuit doit être tel que lors de l'utilisation du coupe-circuit, le centre de gravité de la substance active, vu à partir de la rangée d'endroits étroits couverte pour moitié de substance active, se trouve toujours dans la direction de la force (par exemple <EMI ID=4.1> 

  
vertical, F2 montage horizontal).

  
Si deux dépôts de substance active sont disposés sur le conducteur fusible pour le rendre largement indépendant de la position de montage, il faut, par leur disposition selon la Fig. 3, garantir que les rainures individuelles correspondent du point de vue forme, grandeur et position par rapport à chacune des rangées d'endroits étroits couverte pour moitié de substance active de telle manière que l'une d'elles remplisse chaque fois les conditions exigées pour le mécanisme de coupure décrit plus loin.

  
Dans le cas du déclenchement du coupe-circuit, la substance active est amenée à l'état liquide par les apports de résistance des endroits étroits, de sorte que, grâce à la disposition de la substance active sur le conducteur fusible et du spectre de température qui s'établit à la suite de la disposition et de la forme des rangées d'endroits étroits, la majeure partie de la substance active a une température inférieure à celle de la partie de la substance active qui se trouve sur l'endroit de réaction. Le but de l'invention est davantage favorisé par le fait que les apports de résistance différents des diverses rangées d'endroits étroits augmentent encore davantage cette différence de température.

   Une circulation 8 (Fig. la) s'établit dans la substance active à l'intervention de la force extérieure, de sorte qu'à la suite de l'afflux de la matière de support à l'endroit de réaction 5 se produisent des turbulences qui assurent une évacuation particulièrement bonne de la matière de support dissoute et qu'il en résulte, à l'endroit de réaction localement très limité, une dissolution nettement plus rapide qu'aux autres endroits de la matière de support recouverts de substance active. Cette dissolution locale rapide de la matière de support est favorisée par le fait que de la substance active riche en matière de support s'écoule à travers des zones de substance active plus froides et qu'en ces endroits, des fractions de la matière de support se séparent. La sub-

  
 <EMI ID=5.1> 

  
réaction possède toujours un pouvoir de dissolution important et son aptitude à réagir est de ce fait conservée. Le conducteur fusible conforme à l'invention impose forcément ces conditions d'écoulement ou de circulation optimales et atteint ainsi les temps de séparation par fusion exigés à des températures très basses, c'est-à-dire des températures qui ne sont que légèrement supérieures au point de fusion de la substance active.

  
Par contre, pour des courants électriques allant jusqu'à un courant d'essai faible, la substance active reste solide et il n'y a ni réaction entre la substance active et la matière de support, ni formation d'écoulement dans la substance active. Le conducteur fusible est de ce fait très résistant au vieillissement. En même temps, ces basses températures impliquent aussi un fonctionnement à faible déperdition d'énergie du coupe-circuit. 

REVENDICATIONS

  
1.- Conducteur fusible d'une seule pièce pour

  
des coupe-circuit électriques ayant la forme d'une

  
bande de métal présentant des endroits étroits de

  
section transversale diminuée, au moins un dépôt de

  
substance active dans une rainure et une substance

  
active à petits intervalles de fusion, de préférence du

  
métal pur ou un mélange eutectique, caractérisé en ce

  
que le dépôt de substance active a une forme et une

  
grandeur propres à favoriser les écoulements internes,

  
les endroits étroits d'une rangée d'endroits étroits

  
s'étendent, jusqu'à la moitié dans le dépôt de substance

  
active de telle sorte que dans la substance active, au

  
voisinage de l'endroit de réaction, une section d'écoulement suffisamment grande soit garantie et que le

  
dépôt de substance active se trouve du côté de la

  
rangée d'endroits étroits qui, par rapport aux extrémités du conducteur fusible, présente la résistance

  
électrique la plus faible, le positionnement du conduc-

  
teur fusible dans le coupe-circuit devant s'effectuer

  
de telle sorte que le centre de gravité de la substance

  
active, vu à partir de l'endroit étroit recouvert pour

  
moitié de substance active, se trouve dans la direction

  
de la force (par exemple la gravité, la force centrifuge).

  
2.- Conducteur fusible d'une seule pièce pour

Claims

coupe-circuit électriques suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de la largeur moyenne de la rainure à sa profondeur est voisin de l'unité, la largeur absolue étant cependant au moins suffisamment grande pour que les écoulements dans la substance active liquide ne soient pas sensiblement influencés, mais au maximum telle qu'un écoulement de la substance active liquide hors du dépôt de substance active sous l'influence de forces extérieures (par exemple la gravité, la force centrifuge, des chocs) soit évité.

1 Matière de support.

2 Endroit étroit.

3 Dépôt de substance active.

3.- Conducteur fusible d'une seule pièce pour coupe-circuit électriques suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'opération de coupure est favorisée par le fait que des évidements de formes géométriques différentes sont disposés de manière à former des rangées d'endroits étroits portant du courant dont les plus petites sections transversales sont égales, les endroits étroits portant le courant qui présentent une résistance électrique effective plus faible à température ambiante étant disposés davantage vers l'extérieur sur le conducteur fusible que ceux qui présentent une résistance électrique plus grande.

4 Section d'écoulement.

4.- Conducteur fusible d'une pièce pour coupecircuit électriques suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'au moins deux dépôts de substance active sont disposés sur le conducteur fusible de telle sorte que les rainures à substance active individuelles correspondent du point de vue forme, grandeur et position par rapport à chacune des rangées d'endroits étroits couverte pour moitié de substance active et sont façonnés en opposition par rapport à l'axe longitudinal du conducteur fusible. LISTE DE REFERENCES.

5 Endroits de réaction.

6 Rangée d'endroits étroits à résistance

électrique élevée.

7 Rangée d'endroits étroits à résistance

électrique plus faible.

8 Ecoulement.

FI - Direction de la force lors d'un montage

vertical.

F2 - Direction de la force lors d'un montage

horizontal.

a - Distance entre deux rangées d'endroits

étroits .

b - Largeur moyenne de la rainure.

t - Profondeur de la rainer*"