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MACHOIRE POUR PORTE-FUSIBLE ET PORTE-FUSIBLE EQUIPE
D'UNE TELLE MACHOIRE
L'invention a trait à une mâchoire pour un porte-fusible
et à un porte-fusible équipé d'au moins une telle mâchoire.
Dans le domaine de la protection des installations
électriques, il est connu d'utiliser des cartouches fusibles
dites cylindriques, c'est-à-dire dont les deux bornes ou
capsules sont cylindriques, ces bornes ou capsules étant
prévues pour être reçues dans des mâchoires, elles-mêmes
connectées à des lignes électriques. Les mâchoires des disposi-
tifs connus comprennent des parties arrondies prévues pour
épouser globalement une partie de la circonférence de la
capsule cylindrique d'un fusible. Le contact entre les mâchoi-
res et la capsule est ainsi surfacique.
Par ailleurs, pour résister à un effort de répulsion créé
lors d'une surintensité, entre la capsule d'un fusible et la
mâchoire dans laquelle il est reçu, les normes prévoient que la
force d'appui ou de pression d'une mâchoire sur une capsule de
fusible doit être de l'ordre de plusieurs dizaines de Newton.
Par exemple, dans le cas d'un fusible dont les bornes ont un
diamètre de 27 mm, la force d'appui doit être supérieure ou
égale à 45 Newton. Si une telle force est utile lorsque le
fusible est en place dans la mâchoire, elle s'oppose à la mise
en place et à l'extraction du fusible de la mâchoire, de telle
sorte que les efforts que doit exercer un opérateur à ces
occasions sont intenses au point que des fausses manoeuvres
peuvent être générées. Ainsi, il n'est pas rare que lorsqu'on
extrait un fusible d'une mâchoire connue, l'effort à exercer,
qui doit vaincre les frottements générés au niveau des surfaces
de contact, est tellement important qu'il induit un arrachement
violent du fusible qui "saute" de son logement dans le porte-
fusible, et tombe à terre.
En outre, dans les dispositifs connus, les contacts entre
la capsule cylindrique d'un fusible et les deux pattes d'une
mâchoire peuvent être concentrés en deux zones réparties de
part et d'autre de la capsule, de sorte que le dimensionnement
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des mâchoires doit être prévu en considérant que le courant de
claquage est divisé en deux au niveau de chaque mâchoire. Ceci
impose la constitution de mâchoires épaisses, donc rigides, et
induit des difficultés supplémentaires lors de la mise en place
ou de l'extraction d'un fusible.
Dans les dispositifs de l'art antérieur, il est commun de
prévoir de manoeuvrer plusieurs fusibles en parallèle, un
basculeur étant prévu pour cette manoeuvre. Compte tenu des
efforts importants qui doivent être exercés sur les fusibles
lors de ces manoeuvres, le basculeur doit pouvoir supporter un
effort très important qui conduit à son sur-dimensionnement, ce
qui majore d'autant le prix de revient d'un porte-fusible.
C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement
remédier l'invention, en proposant une mâchoire du type précité
dans laquelle une capsule de fusible à section circulaire est
efficacement maintenue et qui permet une introduction et une
extraction aisées d'une telle capsule.
Dans cet esprit, l'invention concerne une mâchoire pour
porte-fusible comprenant deux pattes destinées à définir entre
elles un espace de réception d'une capsule de fusible à section
circulaire, caractérisée en ce que ces pattes sont pliées selon
des directions parallèles à un axe central de la capsule en
place dans la mâchoire, de telle sorte qu'elles forment
chacune deux lignes de contact électrique et d'appui mécanique
sur la surface radiale de cette capsule, ces deux lignes étant
globalement parallèles à cet axe.
Grâce à l'invention, le contact entre chacune des pattes
de la mâchoire et la capsule d'un fusible est exercé selon deux
lignes, de telle sorte que les efforts de frottement qui
doivent être vaincus lors de la mise en place ou de l'extrac-
tion d'un fusible sont générés uniquement entre ces lignes et
la surface radiale externe de la capsule. Ils sont donc moins
importants que dans le cas de contacts surfaciques tels
qu'obtenus avec les dispositifs de l'état de la technique. Une
fois la capsule en place dans la mâchoire, celle-ci est
efficacement maintenue grâce à la coopération des quatre lignes
de contact formées par les deux mâchoires. Ces quatre lignes de
contact résultent également dans une division en quatre du
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courant de claquage, voire en trois en cas d'imperfection
géométrique résultant dans un appui de la capsule sur trois des
quatre lignes de contact formées par les deux mâchoires. Le
courant maximum transitant dans chacune des zones de contact
est ainsi égal à un quart ou un tiers du courant de claquage du
fusible, ce qui permet de dimensionner électriquement les
mâchoires en fonction de cette valeur, et non pas en fonction
de la moitié du courant de claquage comme dans les dispositifs
de l'état de la technique. L'invention permet également de
dimensionner de façon appropriée les basculeurs prévus pour la
manoeuvre conjointe de plusieurs fusibles, puisque les efforts
qu'ils doivent supporter sont sensiblement moins importants que
dans les dispositifs de l'état de la technique.
Selon des aspects avantageux de l'invention, la mâchoire
incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- Les traces des deux lignes de contact électrique et
d'appui mécanique dans un plan perpendiculaire à la surface
radiale de la capsule sont comprises dans un secteur, centré
sur la trace de cet axe central dans ce plan, d'angle au sommet
inférieur à 300. On peut, en particulier, prévoir que cet angle
au sommet est compris entre 20 et 28 , de préférence de l'ordre
de 24 . Grâce à cette construction, les deux lignes de contact
électrique et d'appui mécanique formées sur chaque patte sont
relativement proches l'une de l'autre et le caractère linéique
du contact peut être garanti dans la mesure où la surface
radiale externe de la capsule ne peut pas pénétrer entre ces
lignes au point de générer un contact surfacique.
- Chaque patte comprend, entre les lignes de contact,
une zone déformée vers l'extérieur par rapport à un plan
principal de la patte. Cette construction permet de réaliser
les deux lignes de contact de façon particulièrement simple. La
zone déformée comprend avantageusement deux surfaces inclinées
par rapport au plan principal de chaque patte et l'une par
rapport à l' autre . Dans ce cas, l'angle au sommet de cette zone
déformée, qui est défini par les deux surfaces inclinées, est
avantageusement compris entre 80 et 100 , de préférence de
l'ordre de 90 .
- Les extrémités des pattes sont divergentes par
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rapport à un axe médian de la mâchoire. On peut prévoir que
l'angle de divergence de ces extrémités est compris entre 16 et
24 , de préférence de l'ordre de 20 . Grâce à cette disposi-
tion, les extrémités des pattes forment un cône de glissement
lors de l'introduction de la capsule du fusible dans la
mâchoire, d'où une progressivité de l'effort que doit exercer
l'opérateur pour la mise en place de la capsule, cette progres-
sivité étant ressentie par l'utilisateur comme un confort
supplémentaire. De plus, les extrémités évasées assistent le
mouvement d'extraction de la cartouche fusible car elles
exercent sur la capsule un effort élastique d'éjection par
rapport à la mâchoire. Les pattes de la mâchoire de l'invention
travaillent ainsi à la fois en flexion et en friction lors des
mouvements de mise en place et d'extraction du fusible.
- Un ressort externe de maintien est prévu en appui
sur les pattes de la mâchoire au niveau des zones déformées
vers l'extérieur, par rapport à un plan principal de chaque
patte, ces zones étant définies entre les lignes de contact. Ce
ressort extérieur assure l'effort de serrage axial de la
capsule de fusible lorsque celle-ci est en place dans la
mâchoire.
L'invention concerne également un porte-fusible équipé
d'au moins une mâchoire telle que précédemment décrite. Un tel
porte-fusible est plus facile à manipuler pour un utilisateur
tout en restant fiable et de prix de revient modéré.
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'une
mâchoire pour porte-fusible et d'un porte-fusible conforme à
son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en
référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une
mâchoire conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue de face de la mâchoire de
la figure 1 au repos ;
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 2
alors qu'une capsule est dans une première étape d'introduction
dans la mâchoire ;
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- la figure 4 est une vue analogue à la figure 2
alors que la capsule est dans une seconde étape d'introduction
dans la mâchoire ;
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 2
5 alors que la capsule est en place dans la mâchoire et
- la figure 6 est une vue partielle en perspective
d'un porte-fusible conforme à l'invention.
La mâchoire 1 visible aux figures 1 à 6 comprend une base
2 se prolongeant par une languette 3 destinée à être raccordée
à un conducteur électrique 4 schématisé par un trait d'axe et
appartenant à une ligne devant être connectée à un fusible 5
représenté en traits mixtes aux figures 1 à 5 et en traits
pleins à la figure 6.
La base 2 se prolonge par deux pattes 21 et 22 qui
s'étendent selon une direction globalement perpendiculaire à la
base 2 et définissent entre elles un espace E de réception
d'une capsule cylindrique 6 formant une des bornes d'extrémité
du fusible 5.
On note X1 l'axe de symétrie de la capsule 6, cet axe X1
étant disposé dans un plan médian P de l'espace E lorsque la
capsule 6 est en place dans la mâchoire 1, comme représenté aux
figures 1 et 5. On note D6 le diamètre de la capsule 6.
On note P21 un plan globalement parallèle au plan P qui
constitue un plan central de la patte 21 dans sa partie
inférieure. De la même manière, on note P22 un plan équivalent
pour la patte 22.
Conformément à l'invention, la patte 21 est pliée vers
l'extérieur du plan P21 par rapport à l'espace E, autour d'un
axe A21 globalement parallèle à l'axe X1 dans la configuration
des figures 1 et 5. A partir de l'axe A21, la patte 21 forme une
zone 21b déformée vers l'extérieur par rapport au plan P21 et
qui est concave en direction de l'espace E car elle est pliée,
autour d'un second axe C21 parallèle à l'axe A21, et dans un sens
opposé. La patte 21 est également pliée selon un axe D21 paral-
lèle à l'axe A21 et approximativement compris dans le plan P21.
On note respectivement 21e et 21f les surfaces définies entre
les axes A21 et C21 d'une part, C21 et DZ1 d'autre part. La zone
21b est formée des surfaces 21e et 21f.
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Au-delà de la ligne 21d, la patte 21 se prolonge par une
extrémité 21g pliée vers l'extérieur du plan P21.
On note cx l'angle au sommet de la zone 21b dans le plan
des figures 2 à 5 et Q l'angle d'inclinaison vers l'extérieur
de l'extrémité 21g de la patte 21, c'est-à-dire son angle de
divergence par rapport au plan P.
De la même manière, la patte 22 est pliée autour d'axes
AZ2, C22 et D22 parallèles aux axes A21, C21 et D21 et comprend deux
surfaces 22e et 22f s'étendant à l'extérieur du plan P22 par
rapport à l'espace E et définissant une zone 22b déformée vers
l'extérieur, entre les axes A22 et D22. Comme précédemment,
l'extrémité 22g de la patte 22 est pliée vers l'extérieur par
rapport au plan P22.
Comme il ressort plus particulièrement de la figure 5,
lorsque la capsule 6 est en place dans la mâchoire 1, il est
formé, sur la surface interne des pattes 21 et 22 tournée vers
l'espace E et respectivement au niveau des axes A21, D21, A22 et
D22, quatre lignes 21a, 21d, 22a et 22d de contact électrique
et d'appui mécanique entre les pattes 21 et 22 et la surface
radiale externe 6a de la capsule 6, ces lignes de contact étant
globalement parallèles à l'axe X1.
Ainsi, et comme il ressort plus particulièrement de la
figure 5, l'effort d'appui élastique de la mâchoire 1 sur la
surface 6a est décomposée en quatre efforts élémentaires FA21,
FD21, FA22 et FD22, ces efforts étant globalement dirigés vers
l'axe Xl.
En pratique, les lignes 21a et 22a sont formées par les
génératrices des faces internes des pattes 21 et 22 au niveau
des axes A21 et A22, ces génératrices étant définies respective-
ment à la jonction entre la face interne de chaque patte 21 ou
22 dans sa partie 21ç ou 22c parallèle au plan P21 ou P22 et la
surface 2le ou 22e. Les lignes 21d et 22d sont formées par les
génératrices des faces internes des pattes 21 et 22 au niveau
des axes D21 et D22, ces génératrices étant définies respective-
ment à la jonction des faces internes des surfaces 21f et 21g
ou 22f et 22g.
Dans le plan des figures 2 à 5, les traces des lignes 21a,
22a, 21d et 22d sont comprises dans deux secteurs angulaires i~21
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et A22 dont on note y l'angle au sommet. L'angle -y est de
l'ordre de 24 , cette valeur donnant des résultats satisfai-
sants sur une plage comprise entre 20 et 28 .
Cette valeur d'angle y relativement faible correspond au
fait que les pattes 21 et 22 sont relativement peu déformées en
flexion lors de la mise en place et de l'extraction de la
capsule 6. Les efforts à vaincre conservent donc une valeur
relativement faible, d'où un confort d'utilisation lors de la
mise en place et de l'extraction du fusible 5.
Grâce à cette disposition, les lignes de contact 21a, 22a,
21d et 22d sont suffisamment proches les unes des autres pour
que la surface 6a de la capsule 6 ne risque pas de pénétrer à
l'intérieur des zones 21b et 22b au point qu'un contact
surfacique ait lieu entre cette surface 6a et la surface
interne des zones 21b et 22b. En d'autres termes, la géométrie
des pattes 21 et 22 assure un double contact linéique entre ces
pattes et la capsule 6, y compris en cas de léger défaut
dimensionnel de la mâchoire 1 ou de la capsule 6.
Grâce à l'invention, le courant maximum susceptible de
transiter entre le fusible 5 et le conducteur 4 est divisé en
quatre au niveau des lignes 21a, 22a, 21d et 22d. En cas de
défaut géométrique de la capsule 6, l'une des lignes précitées
peut ne pas être en contact avec la surface 6a, le maintien
étant cependant correctement assuré grâce aux trois autres
lignes de contact qui définissent, avec la capsule 6, un
système isostatique. Dans tous les cas, on peut considérer que
le courant maximum transitant sur une ligne de contact entre la
surface 6a et une patte 21 ou 22 est au plus égal à un tiers,
voire un quart du courant de claquage du fusible, de telle
sorte que l'épaisseur e des pattes 21 et 22 peut être définie
en fonction de ce paramètre.
L'introduction de la capsule 6 dans la mâchoire 2 est
représentée aux figures 3 et 4. Au début de l'introduction, la
surface radiale externe 6a de la mâchoire 6 repose contre la
surface interne des extrémités 21g et 22g des pattes 21 et 22.
L'effort de poussée exercé par un utilisateur est représenté
par la flèche F2 et est reporté au niveau de la zone de contact
entre la surface 6a et les extrémités 21g et 22g, comme repré-
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senté par les flèches F3. Ces efforts F3 ont pour effet de faire
fléchir les pattes 21 et 22, comme représenté par les flèches
F4, alors qu'un effort de friction représenté par la flèche F.
est généré au niveau des surfaces en contact, 6a, 21g et 22g
dans la configuration de la figure 3. Les pattes 21 et 22
travaillent donc à la fois en flexion et en friction. Dans la
configuration de la figure 4, l'effort F2 que doit exercer
l'utilisateur vise essentiellement à écarter les pattes 21 et
22 par flexion, comme représenté par les flèches F4, car
l'effort de friction est sensiblement diminué du fait du
contact essentiellement linéique qui a alors lieu entre les
lignes 21d et 22d et la surface 6a. Cet effort n'est pas très
supérieur à l'effort qui doit être exercé dans la configuration
de la figure 3, alors même que les pattes 21 et 22 sont plus
fléchies.
On atteint lors de la position de la figure 5 où les
efforts FA21, FD21, FA22 et FD22 exercés selon les quatre lignes
21a, 21c, 22a et 22c sont dirigés vers l'axe X1 et bordent les
deux secteurs A21 et Azz d'angles au sommet T dans le plan de la
figure 5. La capsule 6 est alors fermement immobilisée et ce,
d'autant plus qu'un ressort de maintien 7 peut être employé,
comme représenté à la figure 6.
On note dl la distance entre les lignes 21a et 22a d'une
part, 21d et 22d d'autre part, dans la configuration de la
figure 5. Compte tenu de la valeur relativement faible de
l'angle -y, la distance dl est légèrement inférieure au diamètre
D6, ce qui correspond au fait que les pattes 21 et 22 ne sont
que peu déformées en flexion lors de la mise en place de la
capsule 6.
Lorsqu'il convient d'extraire le fusible 5, il suffit
d'exercer sur celui-ci un effort en sens inverse de l'effort
F2, les contacts entre la surface 6a et les lignes 21a et 22a
étant alors supprimés, de telle sorte qu'il demeure uniquement
les contacts linéiques au niveau des lignes 21d et 22d, un
mouvement pouvant être généré sans effort trop important, de
sorte que le fusible ne doit pas subir des efforts ou accéléra-
tions pouvant résulter dans sa chute à l'extérieur du porte-fu-
sible.
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Comme représenté à la figure 6, deux mâchoires 1 et 1'
peuvent être utilisées dans un porte-fusible en étant dispo-
sées, en opposition, au niveau des deux capsules 6 et 6' d'un
fusible 5. Chaque mâchoire 1 ou l' est reliée par une patte 3
ou 3' à un conducteur 4 ou 4'. Chaque mâchoire est associée à
un ressort 7 ou 7', en forme de pince, prévu pour exercer sur
les pattes 21 et 22 un effort FS de pincement des capsules 6 ou
6'. L'effort FS peut être relativement important, notamment
afin que le porte-fusible soit conforme aux normes en vigueur,
sans pour autant gêner la mise en place et l'extraction du
fusible, car cet effort F. est transmis aux capsules 6 et 6'
par le contact linéique obtenu au niveau des lignes 21a, 22a,
21d et 22d.
Dans la configuration de la figure 6, le mouvement
d'introduction et d'extraction du fusible 5 dans les mâchoires
1 est un mouvement de pivotement autour d'un axe transversal Y,
ce mouvement étant représenté par la flèche F6. Compte tenu de
la direction de ce mouvement et pour limiter les efforts de
contact, les extrémités 21g et 22g comprennent chacune un bord
en biais 21h, 22h.
