[0001] La présente invention apporte une nouvelle configuration pour les parafoudres à multi
éclateurs en série avec des électrodes composées. Chaque étage d'éclateurs est constitué
d'une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, une électrode
auxiliaire (1) en conducteur métallique, et un isolant souple de séparation (3), qui
résiste à une très haute température. Le dernier étage est clôturé par une électrode
principale (6) de fermeture. L'électrode auxiliaire (1) est placée en contact avec
l'électrode principale (4) par encastrement d'un côté et est suivi de l'isolant de
séparation (3) de l'autre côté. Les électrodes principales (4), auxiliaires (1), et
les isolants (3) de tous les éclateurs empilés sont disposés entre les deux plaques
de serrage (2) qui sont ensuite verrouillées par des attaches (5).
[0002] Cette invention donne une nouvelle forme à l'électrode principale (4) en matériau
non-métallique ou alliage. Elle est plate d'une surface, et comporte une bordure légèrement
creuse (9) sur l'autre surface. Elle peut se présenter soit sous forme de ⊏, ou de
C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou
polygonale, ou polygonale creuse. L'Electrode principale de fermeture (6) conserve
la même forme que les électrodes principales mais ne comporte pas de bordure creuse.
[0003] L'invention introduit une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique. Ladite
électrode auxiliaire (1) peut aussi se présenter soit sous forme de ⊏, ou de C ou
de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale,
ou polygonale creuse dépendant de la forme de l'électrode principale pour s'y encastrer.
Elle est donc placée et serrée entre une électrode principale (4) et un isolant de
séparation (3). Ladite électrode en conducteur métallique comprend la partie en contact
avec l'électrode principale (7) et une patte reliée de connexion (8) pour la liaison
avec un circuit de trigger en haute tension.
[0004] Les formes soulignées sont également appliquées pour l'isolant de séparation (3).
[0005] Cette nouvelle configuration crée un nouveau parafoudre basse tension. Voici les
caractéristiques qui le distinguent pour un parafoudre modulaire en dimension standard
de 18mm d'épaisseur :
- Un très fort pouvoir d'écoulement, 10 chocs de 25kA en onde 10/350µs et 120kA en 8/20µs
- Un faible niveau de Protection (<1,5kV) qui permet une bonne protection de la plupart
des équipements électroniques.
- Une tension de service élevée (Uc peut atteindre 500 V en AC)
- Un ratio Up/Un < 3
Up : niveau de protection ; Un : tension de service
- Une grande capacité d'extinction du courant de suite>6kA sous 385Vac
- Faible volume 65mm∗90mm∗18mm
Domaine technique
[0006] La présente invention des parafoudres basse tension (<1500v) destinés à la protection
contre les surtensions atmosphériques et industrielles. Elle apporte une nouvelle
configuration pour les parafoudres à multi éclateurs en série avec des électrodes
composées.
Contexte
[0007] Il y a actuellement des parafoudres basse tension composés des multi éclateurs en
électrode graphite. Ces parafoudres ont de forts pouvoirs d'écoulement en onde 10/350µs
et 8/200µs, une forte tenue de la température par le matériau graphite et un faible
coût économique
(EP 2 615 703 A2 (DEHN &
SOEHNE [DE]) ; WO 2017/080825 A1 (DEHN + SÖHNE GMBH +
CO KG [DE])). Cependant ces parafoudres ont deux grands défauts. Les voici ci-dessous :
- 1) L'électrode de déclenchement n'est pas stable. Elle se compose simplement d'un
point de contact mécanique d'une aiguille avec l'électrode graphite à l'extérieur
de l'éclateur de décharge. Au moment de la décharge du courant impulsif, il y a une
vibration due à la force électromagnétique et cela entraîne des coupures de contact.
De plus, à la suite du courant de décharge répétitif, les points de contact entre
les aiguilles de de déclenchement et les électrodes graphites sont oxydés, ou détériorés
par les casses des électrodes graphite. Le déclenchement d'amorçage des éclateurs
de décharge ne fonctionnera alors plus : soit à cause de la coupure de contact, soit
à cause du mauvais contact.
- 2) La tension d'amorçage élevée U amorçage sous l'onde 1.2/50µs > 2kV et ainsi son
niveau de protection élevé (Up=Uc) à cause d'un manque de déclenchement à l'intérieur
de l'éclateur graphite au début de l'onde impulsionnelle.
[0008] Ces parafoudres existants comptent une autre caractéristique qui peut être qualifiée
de point faible. Au niveau de l'extinction, le parafoudre est capable de couper le
courant de suite une fois amorcé sous la tension de service mais le nombre d'éclateurs
de graphite est trop important pour une telle tension de service, ce qui est indésirable
pour la miniaturisation des parafoudres.
[0009] Pour remédier à cette faille, la présente invention introduit une électrode en conducteur
métallique suivant l'électrode principale (4) de chaque étage d'éclateurs. Cette électrode
auxiliaire (1) en conducteur métallique permet à la fois l'ignition de l'amorçage
à l'intérieur des éclateurs au début des ondes impulsionnelles, ainsi qu'un faible
niveau de protection, et un renforcement de l'extinction de l'arc électrique grâce
à sa dissipation de chaleur durant l'arc. Cela procure un très fort pouvoir de coupure
du courant de suite. Son emplacement entre les électrodes principales (4) serrées
et séparées par un isolant souple (3) permet une longue durée de vie de la tenue en
courant de chocs et sans vibration au moment de décharge dû à la force électromagnétique.
Exposé de l'invention
[0010] La présente invention est obtenue par une électrode composée selon la revendication
1 et par un parafoudre selon la revendication 4. Le parafoudre est constituée des
éclateurs empilés en série avec des électrodes composées. Chaque étage d'éclateur
est constitué d'une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage,
une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, et un isolant souple de séparation
(3), qui résiste à une très haute température. Sur une face d'une électrode principale
(4), il y a un espace creux (9) au bord de celle-ci, l'électrode auxiliaire (1) est
encastrée à l'intérieur de ce creux. Les deux électrodes sont en contact électriquement.
Le nombre des étages des éclateurs est déterminé par la tension de service. Le dernier
étage se clôture par une électrode principale de fermeture (6). Les électrodes principales
(4), les électrodes auxiliaires (1) et les isolants (3) sont disposés entre les deux
plaques de serrage (2) qui sont ensuite verrouillées par les attaches (5). Ce mode
de serrage complémenté par le contact en surface permet d'assurer le bon contact des
deux électrodes, ainsi que le bon fonctionnement du déclenchement et de minimiser
la tension d'amorçage des éclateurs. Les pattes (8) des électrodes auxiliaires (1)
en conducteur métallique sont placées dans une même direction pour la connexion avec
un circuit de trigger en haute tension.
[0011] Ladite électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage peut se représenter
soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire,
ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse. Elle est plate d'une surface,
et comporte une bordure légèrement creuse (9) sur l'autre surface. L'Electrode principale
de fermeture (6) conserve la même forme que les électrodes principales mais ne comporte
pas de bordure creuse.
[0012] Ladite électrode en conducteur auxiliaire (1) en conducteur métallique peut se représenter
soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire,
ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse dépendant de la forme de
l'électrode principale pour s'y encastrer. Elle comprend la partie en contact (7)
"avec l'électrode principale (4) et une patte (11) de connexion pour la liaison avec
un circuit de trigger en haute tension.
[0013] Ledit isolant souple de séparation (3) peut se représenter soit sous forme de ⊏,
ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse,
ou polygonale, ou polygonale creuse.
[0014] Ladite électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage est disposée
d'une surface plate et d'autre face une partie en creux (9) au niveau du bord de l'électrode.
[0015] L'électrode auxiliaire (1) s'encastre dans la partie de l'électrode principale (4)
en creux (9) et entre ainsi en contact électriquement en surface avec celui-ci.
[0016] Ladite électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique est constituée d'un matériau
métallique ayant des propriétés conductrices électriques.
DESCRIPTION DES FIGURES
[0017]
La figure 1 est un dessin schématique de la technologie actuelle sur le marché ;
Les figures 2 sont des dessins schématiques d'un mode de réalisation de l'invention
;
- La figure 2-a correspond à un dessin des multi éclateurs empilés en série avec une
électrode principale de fermeture (6) ;
- La figure 2-b correspond à un dessin des plaques de serrage (2) et des attaches (5)
qui fixent les multi éclateurs ;
- La figure 2-c correspond à un dessin des multi éclateurs fixés entre les plaques de
serrages (2) et des attaches (5) ;
La figure 3 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur
métallique en forme de ⊏. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale
(7) et une patte de connexion (8) ;
La figure 4 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur
métallique en forme de -. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale
(7) et une patte connexion (8) ;
La figure 5 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur
métallique en forme rectangulaire. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode
principale (7) et une patte connexion (8) ;
La figure 6 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur
métallique en forme carrée. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode principale
(7) et une patte connexion (8) ;
La figure 7 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur
métallique en forme elliptique. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode
principale (7) et une patte connexion (8) ;
La figure 8 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur
métallique en forme triangulaire. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode
principale (7) et une patte connexion (8) ;
La figure 9 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur
métallique en forme hexagonale. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode
principale (7) et une patte connexion (8) ;
La figure 10 est un dessin schématique de l'électrode auxiliaire (1) en conducteur
métallique en forme circulaire. Elle comporte une partie en contact avec l'électrode
principale (7) et une patte connexion (8) ;
La figure 11 est un dessin schématique d'une électrode principale (4) en conducteur
non-métallique ou alliage munie d'une partie creuse (9);
La figure 12 est un dessin schématique d'une électrode principale (6) en conducteur
non-métallique ou alliage sans partie creuse pour la fermeture du dernier étage des
multi éclateurs.
DESCRIPTION DETAILLÉE D'AU MOINS UN MODE DE RÉALISATION DE L'INVENTION
[0018] Le modèle utilitaire est décrit plus en détail en référence à l'exemple suivant.
[0019] La structure d'un parafoudre à multi éclateurs en série avec des électrodes composées
est représentée sur les figures 2.
Fig. 2-a : électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique avec patte conductrice
Fig. 2-a : isolant souple de séparation (3)
Fig. 2-a : électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, disposée
d'une face plate et d'autre face une partie en creux (9)
Fig.2-a : électrode principale de fermeture (6) en conducteur non-métallique ou alliage
sans partie creuse
Fig. 2-b : plaques de serrage (2)
Fig. 2-b : attache (5)
Fig. 2-c : électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique avec patte
Fig. 2-c : isolant souple de séparation (3)
Fig. 2-c : électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, disposée
d'une face plate et d'autre face une partie en creux (9)
Fig. 2-c : électrode principale de fermeture (6) en conducteur non-métallique ou alliage
sans partie creuse
[0020] L'électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique avec patte de connexion est représentée
sur les figures 3 à 10.
Fig. 3 à 10 : partie en contact avec l'électrode principale (7)
Fig. 3 à 10 : patte de connexion (8)
[0021] L'électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage est représentée
sur les figures 11 et 12.
Fig. 11 : électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage, disposée
d'une face plate et d'autre face une partie en creux (9)
Fig. 12 : électrode principale de fermeture (6) en conducteur non-métallique ou alliage
sans partie creuse
[0022] Les principes de base, les caractéristiques principales et les avantages du modèle
utilitaire ont été démontrés et décrits ci-dessus. Le personnel technique de ce domaine
devrait comprendre que la présente invention ne se limite pas à l'exemple cité ci-dessus.
Celui-ci et la description de la fiche n'illustrent simplement que les principes de
la présente invention. Les caractéristiques et avantages de l'invention décrits précédemment
sont donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif et ne limitent pas l'invention
qui est définie par les revendications.
1. Électrode composée pour parafoudre basse tension à multi éclateurs en série, l'électrode
composée comprenant une électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage
et une électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, caractérisée en ce que l'électrode auxiliaire (1) est encastrée dans un espace creux (9) de l'électrode
principale (4) et est en contact électrique d'un côté avec une surface de l'électrode
principale (4), l'électrode auxiliaire étant configurée pour entrer en contact de
l'autre côté avec un isolant souple de séparation (3) pour former un éclateur, l'électrode
auxiliaire (1) comprenant la partie en contact (7) avec l'électrode principale (4)
ainsi qu'une patte (8) de connexion pour la liaison avec un circuit de déclenchement
en haute tension.
2. Électrode composée selon la revendication 1 pour parafoudre basse tension à multi
éclateurs en série caractérisée en ce que son électrode principale (4) en conducteur non-métallique ou alliage se présente
soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme circulaire,
ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse.
3. Électrode composée selon la revendication 1 pour parafoudre basse tension à multi
éclateurs en série caractérisée en ce que son électrode auxiliaire (1) en conducteur métallique, constituée d'un matériau métallique
ayant des propriétés conductrices, est " "plate et dont la partie en contact avec
l'électrode principale (7) se présente soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de
-, ou de I, soit sous forme circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale
creuse, et dispose d'une patte de connexion (8) pour la liaison avec un circuit de
trigger en haute tension.
4. Parafoudre basse tension à multi éclateurs en série comprenant plusieurs électrodes
composées empilées en série selon la revendication 1, et comprenant en outre
- pour chaque électrode composée, un isolant souple de séparation (3) séparant physiquement
et électriquement ladite électrode composée de l'électrode principale (4) de l'électrode
composée adjacente formant ainsi un éclateur ;
- une électrode principale de fermeture (6) disposée au-dessus de l'empilement des
électrodes composées ;
- deux plaques de serrage (2) serrant les électrodes composées et l'électrode de fermeture
(6) entre elles, et ;
- des attaches (5) verrouillant les plaques de serrage (2), les pattes (8) des électrodes
auxiliaires (1) des électrodes composées étant dirigées dans une même direction.
5. Parafoudre basse tension à multi éclateurs en série comprenant plusieurs électrodes
composées empilées en série selon la revendication 4, caractérisé en ce que les électrodes principales (4) en conducteur non-métallique ou alliage disposées
d'une surface plate et d'autre surface comportant une partie creuse (9) au niveau
du bord de l'électrode qui permet à l'électrode auxiliaire (1) d'entrer en contact
avec l'électrode principale (4) par encastrement et le mode de serrage complémenté
par le contact en surface permettent d'assurer le bon contact des deux électrodes,
ainsi que le bon fonctionnement du déclenchement, à savoir le déclenchement de l'amorçage
à l'intérieur des éclateurs.
6. Parafoudre basse tension à multi éclateurs en série comprenant plusieurs électrodes
composées empilées en série selon la revendication 4, caractérisée en ce que les isolants souples de séparation (3), résistent à une très haute température et
se présentent soit sous forme de ⊏, ou de C ou de U, ou de -, ou de I, soit sous forme
circulaire, ou circulaire creuse, ou polygonale, ou polygonale creuse.
1. Zusammengesetzte Elektrode für Niedrigspannungs-Überspannungsableiter mit Mehrfachfunkenstrecke
in Serie, wobei die zusammengesetzte Elektrode eine aus einem nichtmetallischen Leiter
oder einer Legierung bestehende Hauptelektrode (4) und eine aus einem Leiter bestehende
metallische Hilfselektrode (1) umfasst: dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektrode (1) in einen Hohlraum (9) der Hauptelektrode (4) eingebettet ist
und auf einer Seite mit einer Oberfläche der Hauptelektrode (4) elektrisch verbunden
ist, wobei die Hilfselektrode so konfiguriert ist, dass sie auf der anderen Seite
mit einem flexiblen Trennisolator (3) verbunden wird, um eine Funkenstrecke zu bilden,
wobei die Hilfselektrode (1) den mit der Hauptelektrode (4) verbundenen Teil (7) und
eine Anschlusslasche (8) zum Anschluss an eine Hochspannungs-Triggerschaltung umfasst.
2. Zusammengesetzte Elektrode nach Anspruch 1 für Niedrigspannungs-Überspannungsableiter
mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Hauptelektrode (4), die aus einem nichtmetallischen Leiter oder einer Legierung
besteht, entweder die Form von ⊏ oder C oder U oder - oder I hat oder kreisförmig
oder kreisförmig hohl oder polygonal oder polygonal hohl ist.
3. Zusammengesetzte Elektrode nach Anspruch 1 für Niedrigspannungs-Überspannungsableiter
mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Hilfselektrode (1), die aus metallischem Material mit leitenden Eigenschaften
besteht, flach ist und deren mit der Hauptelektrode (7) verbundene Teil entweder die
Form ⊏ oder C oder U oder - oder I hat oder kreisförmig oder kreisförmig hohl oder
polygonal oder polygonal hohl ist und eine Anschlusslasche (8) zum Anschluss an eine
Hochspannungs-Triggerschaltung aufweist.
4. Niedrigspannungs-Überspannungsableiter mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, die mehrere
zusammengesetzte, in Serie gestapelte Elektroden nach Anspruch 1 umfasst sowie
- für jede zusammengesetzte Elektrode einen flexiblen Trennisolator (3), der die zusammengesetzte
Elektrode physikalisch und elektrisch von der Hauptelektrode (4) der benachbarten
zusammengesetzten Elektrode trennt und dadurch eine Funkenstrecke bildet;
- eine Hauptschießelektrode (6), die sich oberhalb des Stapels der zusammengesetzten
Elektroden befindet;
- zwei Klemmplatten, zwischen denen die zusammengesetzten Elektroden und die Schließelektrode
(6) eingeklemmt sind, und;
- Klammern (5), die die Klemmplatten (2) verriegeln, wobei die Laschen (8) der Hilfselektroden
(1) der zusammengesetzten Elektroden in die gleiche Richtung zeigen.
5. Niedrigspannungs-Überspannungsableiter mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, die mehrere
zusammengesetzte, in Serie gestapelte Elektroden gemäß dem Anspruch 4 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptelektroden (4) aus einem nichtmetallischen Leiter oder einer Legierung mit
einer ebenen und einer anderen Oberfläche, die einen Hohlraum (9) am Rand der Elektrode
aufweist, der es der Hilfselektrode (1) ermöglicht, mit der Hauptelektrode (4) durch
Einbettung in Kontakt zu kommen, und dass der durch den Oberflächenkontakt ergänzte
Einklemm-Modus die Berührung der beiden Elektroden sowie das reibungslose Funktionieren
der Auslösung, nämlich die Zündungsauslösung im Inneren der Funkenstrecken, gewährleistet.
6. Niedrigspannungs-Überspannungsableiter mit Mehrfachfunkenstrecke in Serie, die mehrere
zusammengesetzte, gestapelte Elektroden in Serie nach Anspruch 4 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Trennisolatoren (3) einer sehr hohen Temperatur widerstehen und entweder
die Form von ⊏ oder C oder U oder - oder I haben oder kreisförmig oder kreisförmig
hohl oder polygonal oder polygonal hohl sind.
1. Composite electrode for low-voltage surge arrester with multiple spark gaps in series,
the composite electrode comprising a main electrode (4) made of a non-metallic or
alloy conducting material and an auxiliary electrode (1) made of a metallic conducting
material, characterised in that the auxiliary electrode (1) is embedded in a hollow space (9) of the main electrode
(4) and is in electrical contact on one side with a surface of the main electrode
(4), the auxiliary electrode being configured to come into contact on the other side
with a flexible separation insulator (3) to form a spark gap, the auxiliary electrode
(1) comprising the part in contact (7) with the main electrode (4) and a connection
lug (8) for the link with a high-voltage triggering circuit.
2. Composite electrode according to claim 1 for low-voltage surge arrester with multiple
spark gaps in series, characterised in that its main electrode (4) made of a non-metallic or alloy conducting material has a
⊏, or C or U, or -, or I shape, or a circular, or hollow circular, or polygonal, or
hollow polygonal shape.
3. Composite electrode according to claim 1 for low-voltage surge arrester with multiple
spark gaps in series, characterised in that its auxiliary electrode (1) made of a metallic conducting material, composed of a
metallic material having conducting properties, is flat and whose part in contact
with the main electrode (7) has a ⊏, or C or U, or -, or I shape, or a circular, or
hollow circular, or polygonal, or hollow polygonal shape, and is provided with a connection
lug (8) for the link with a high-voltage triggering circuit.
4. Low-voltage surge arrester with multiple spark gaps in series comprising several composite
electrodes stacked in series according to claim 1, and further comprising
- for each composite electrode, a flexible separation insulator (3) physically and
electrically separating said composite electrode of the main electrode (4) from the
adjacent composite electrode thus forming a spark gap;
- a main closure electrode (6) arranged above the stack of composite electrodes;
- two clamping plates (2) clamping the composite electrodes and the closure electrodes
(6) together, and;
- fasteners (5) locking the clamping plates (2), the lugs (8) of the auxiliary electrodes
(1) of the composite electrodes pointing in the same direction.
5. Low-voltage surge arrester with multiple spark gaps in series comprising several composite
electrodes stacked in series according to claim 4, characterised in that the main electrodes (4) made of a non-metallic or alloy conducting material composed
of a flat surface and other surface comprising a hollow part (9) on the edge of the
electrode allowing the auxiliary electrode (1) to come into contact with the main
electrode (4) by embedment and the clamping mode complemented by the surface contact
ensure good contact between the two electrodes and correct operation of the triggering,
i.e. triggering of the arcing inside the spark gaps.
6. Low-voltage surge arrester with multiple spark gaps in series comprising several composite
electrodes stacked in series according to claim 4, characterised in that the flexible separation insulators (3) withstand a very high temperature and have
a ⊏, or C or U, or -, or I shape, or a circular, or hollow circular, or polygonal,
or hollow polygonal shape.