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Le fusible, que d'efforts pour se sacrifier

Jean-Charles Guézel

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- Fondre... Oui, mais à coup sûr et à bon escient. Cette mission s'avère plus délicate à réaliser qu'elle ne paraît.

La carrière de fusible exige un sens certain du sacrifice. Quand tout va bien, on ne se souvient même plus qu'il existe. Et quand on s'en souvient, c'est qu'il vient tout juste de disparaître de mort violente.

Ce qu'on lui demande n'a pas l'air très compliqué. Un simple bout de métal, en principe, devrait lui aussi être capable de fondre pour protéger les équipements placés en aval. « Les antiques fils de plomb assuraient déjà un certain niveau de sécurité, rappelle d'ailleurs Charles Mulertt, directeur du support technique de Ferraz-Shawmut. Cette sécurité n'avait toutefois rien à voir avec celle qui caractérise les produits que nous fabriquons aujourd'hui », s'empresse-t-il d'ajouter.

En fait, c'est à la fin des années 1950, avec l'apparition des semi-conducteurs au silicium, que les fusibles sont vraiment devenus des composants "high-tech". Leur mission n'a pas changé, mais il a fallu l'accomplir plus rapidement et avec une meilleure précision. Les fabricants ont alors fait appel à des métaux autres que le plomb, à de l'argent notamment, plus fidèle dans le temps. Parallèlement, les tolérances d'épaisseur se sont resserrées et l'inertie thermique s'est réduite.

Éviter à tout prix l'explosion

Pas au point toutefois d'être en mesure de protéger les jonctions des transistors (et de leurs variantes IGBT) contre les courts-circuits : « Contrairement aux thyristors, que l'on sait protéger totalement, les transistors ont des temps de réaction extrêmement courts et sont toujours détruits en premier. En revanche, un fusible bien conçu saura empêcher l'explosion du boîtier », précise le directeur du support technique.

Dans le fusible, tout est sensible. Le profil des rubans conducteurs entre autres. Pour accélérer la fusion, on fera ainsi appel à des perforations ayant pour effet d'augmenter la résistance électrique, et donc l'échauffement, dans les zones à la section la plus réduite. Effet garanti, surtout quand l'argent est en plus associé à un dépôt métallique à bas point de fusion.

Lorsqu'une grande souplesse est requise, on optera plutôt pour un ruban en accordéon... Tout, ou presque, est possible.

Idem pour les enveloppes : en verre pour les plus petits, en fibres de verre imprégnées lorsque l'on monte en gamme, ou encore en céramique à plus ou moins haute teneur en alumine (selon le pouvoir de coupure) pour le haut de gamme.

Tout aussi importantes sont la nature et la qualité du matériau de remplissage chargé d'étouffer l'arc électrique, et donc d'annuler le courant de court-circuit. « La poudre utilisée, en général du sable, doit permettre une montée en pression suffisante pour éteindre l'arc, mais pas trop forte, pour ne pas risquer l'explosion. La taille, la forme des grains et leur tassage varient de façon considérable en fonction du type de fusible et de ses performances », explique Charles Mulertt. En la matière, il n'y a guère de CAO qui vaille : le test grandeur nature demeure irremplaçable.

LE SAVIEZ-VOUS ?

- Le fusible est un composant très normalisé. À ce titre, tout lancement d'un nouveau produit s'accompagne d'une très importante campagne d'essais, tant au cours du développement qu'en phase de qualification ou durant la production (par prélèvement périodique). Pour mener ses expériences de courts-circuits, Ferraz-Shawmut dispose, à Saint-Bonnet- de-Mure, près de Lyon (Rhône), d'un alternateur de 400 MVA délivrant jusqu'à 300 kA sous 400 V (ou 120 kA sous 1 200 V). Depuis 1981, plus de 150 000 fusibles ont ainsi été mis à l'épreuve.

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