CH619328A5 - Safety device for detecting defects in an electrical supply circuit - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de sécurité pour détecter les défauts d'un circuit d'alimentation électrique, i s comprenant un circuit électrique de surveillance relié au circuit d'alimentation et comportant un relais. The present invention relates to a safety device for detecting faults in an electrical supply circuit, i s comprising an electrical monitoring circuit connected to the supply circuit and comprising a relay.
Un tel dispositif peut être intercalé sur l'alimentation électrique d'une machine pour détecter un éventuel défaut, notamment un court-circuit ou un défaut d'isolation, et assurer la 20 protection de l'utilisateur. Such a device can be inserted on the power supply of a machine to detect a possible fault, in particular a short circuit or an insulation fault, and ensure the protection of the user.
On connaît des dispositifs de sécurité électriques. Les systèmes connus sont lourds et coûteux. Un unique système assure généralement la sécurité de toutes les machines d'un atelier. Une seule machine défectueuse entraîne l'arrêt de toutes les 25 machines de l'atelier. Par ailleurs, les systèmes connus sont montés entre la terre de la machine et une phase du circuit d'alimentation. Si le fil de masse est défectueux, le défaut n'est pas détecté. Enfin, les sécurités connues ne sont pas intercalées entre deux fils de phase de l'alimentation. su Electric safety devices are known. The known systems are heavy and expensive. A single system generally ensures the safety of all the machines in a workshop. A single faulty machine stops all 25 machines in the workshop. Furthermore, the known systems are mounted between the earth of the machine and a phase of the supply circuit. If the ground wire is faulty, the fault is not detected. Finally, the known safeties are not inserted between two phase wires of the power supply. su
La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en fournissant un dispositif de sécurité assurant, dans tous les cas, la sécurité de l'utilisateur et, accessoirement, de la machine, sans perturber le fonctionnement des autres machines, moteurs ou appareils alimentés par le même circuit électrique. A cet 35 effet, le dispositif de sécurité selon l'invention présente les caractéristiques spécifiées dans la revendication 1. The present invention aims to avoid these drawbacks by providing a safety device ensuring, in all cases, the safety of the user and, incidentally, of the machine, without disturbing the operation of other powered machines, motors or devices. by the same electrical circuit. To this end, the security device according to the invention has the characteristics specified in claim 1.
Suivant une forme d'exécution, un témoin d'alarme est monté sur le circuit de puissance, lequel est alimenté par un pont redresseur dont chaque branche comporte une diode. Ce témoin -111 d'alarme peut être, par exemple, une lampe ou un klaxon. According to one embodiment, an alarm indicator is mounted on the power circuit, which is supplied by a rectifier bridge, each branch of which comprises a diode. This alarm indicator -111 can be, for example, a lamp or a horn.
Suivant une autre forme d'exécution, le dispositif de sécurité est alimenté soit par le secondaire d'un transformateur indépendant de la machine à surveiller dont la masse n'est pas reliée à la terre, soit par un transformateur dont le primaire est branché 45 sur le circuit d'alimentation de la machine. According to another embodiment, the safety device is supplied either by the secondary of a transformer independent of the machine to be monitored, the mass of which is not earthed, or by a transformer, the primary of which is connected 45 on the machine supply circuit.
Suivant une forme d'exécution, le circuit de puissance sous tension continue comporte une capacité de très grande valeur destinée à protéger le transistor en absorbant d'éventuelles variations brutales de la tension du circuit de puissance. su According to one embodiment, the power circuit under DC voltage includes a very high value capacity intended to protect the transistor by absorbing possible sudden variations in the voltage of the power circuit. su
Suivant une forme d'exécution, dans laquelle le dispositif de protection est monté sur une machine alimentée en courant alternatif monophasé, le circuit de déclenchement devient conducteur lorsqu'un déséquilibre apparaît entre les deux fils d'alimentation, créant une différence de potentiel aux bornes de la 55 résistance de très grande valeur connectée en parallèle entre le circuit base (relié au premier fil) et le circuit émetteur du montage transistorisé relié au fil de masse de la machine. According to one embodiment, in which the protection device is mounted on a machine supplied with single-phase alternating current, the tripping circuit becomes conductive when an imbalance appears between the two supply wires, creating a potential difference at the terminals of the 55 very high-value resistor connected in parallel between the base circuit (connected to the first wire) and the emitter circuit of the transistorized circuit connected to the machine's ground wire.
Suivant une forme d'exécution, dans laquelle le dispositif de fi0 sécurité est intercalé directement sur un circuit électrique alimenté en courant continu et comporte deux transistors formant un amplificateur, la tension de surveillance est alors fournie par la source de courant dont la première borne est reliée, à travers le relais, à une première borne du circuit de charge, tandis que le (,5 circuit de déclenchement est intercalé entre la seconde borne de la source de courant et la seconde borne du circuit de charge, la base du premier transistor étant reliée à la masse de façon que l'apparition d'un courant de court-circuit inverse la polarité de l'amplificateur transistorisé et coupe le circuit d'alimentation. Ce montage simplifié est particulièrement destiné à permettre l'ouverture du circuit de batterie sur un véhicule automobile. According to one embodiment, in which the safety fi0 device is inserted directly on an electric circuit supplied with direct current and comprises two transistors forming an amplifier, the monitoring voltage is then supplied by the current source, the first terminal of which is connected, through the relay, to a first terminal of the load circuit, while the (, 5 trigger circuit is interposed between the second terminal of the current source and the second terminal of the load circuit, the base of the first transistor being connected to ground so that the appearance of a short-circuit current reverses the polarity of the solid-state amplifier and interrupts the supply circuit. This simplified assembly is particularly intended to allow the opening of the battery circuit on a motor vehicle.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple différentes formes d'exécution du dispositif selon l'invention. The accompanying drawing shows by way of example different embodiments of the device according to the invention.
La figure 1 est le schéma d'un dispositif de sécurité selon l'invention, intercalé entre le fil de masse et le centre de l'étoile des trois fils d'alimentation triphasée d'une machine électrique. FIG. 1 is the diagram of a safety device according to the invention, interposed between the ground wire and the center of the star of the three three-phase supply wires of an electric machine.
La figure 2 est une vue agrandie montrant la position du relais en fonctionnement normal. Figure 2 is an enlarged view showing the position of the relay in normal operation.
La figure 3 est une vue analogue à la figure 2 montrant l'arrêt de la machine et le déclenchement d'une alarme lors-qu'apparaît un défaut d'isolation. FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 showing the stopping of the machine and the triggering of an alarm when an insulation fault occurs.
La figure 4 est une vue d'une variante du dispositif monté sur une alimentation monophasée. Figure 4 is a view of a variant of the device mounted on a single-phase supply.
La figure 5 est le schéma d'une autre variante d'un dispositif de sécurité à seuil de détection ajustable et comprenant un étage amplificateur sur le circuit de déclenchement. FIG. 5 is the diagram of another variant of a security device with adjustable detection threshold and comprising an amplifier stage on the triggering circuit.
La figure 6 illustre un autre mode de raccordement permettant une utilisation pour une alimentation en courant continu ou alternatif. FIG. 6 illustrates another connection method allowing use for a direct or alternating current supply.
La figure 7 est un schéma de montage d'un dispositif de sécurité utilisé comme appareil de contrôle. Figure 7 is a circuit diagram of a security device used as a control device.
La figure 8 montre le schéma électrique d'un dispositif de commutation et de coupure du circuit de puissance. Figure 8 shows the electrical diagram of a switching and switching device for the power circuit.
La figure 9 est une vue du montage électrique d'un relais de déclenchement du circuit détecteur. FIG. 9 is a view of the electrical mounting of a triggering relay of the detector circuit.
La figure 10 montre un dispositif de sécurité simplifié intercalé sur le circuit de batterie d'un véhicule automobile. FIG. 10 shows a simplified safety device inserted in the battery circuit of a motor vehicle.
La figure 11 illustre un montage de sécurité sur une machine travaillant à haute intensité. FIG. 11 illustrates a safety assembly on a machine working at high intensity.
On a représenté sur la figure 1, les phases 1,2 et 3 de l'alimentation triphasée d'une machine électrique. Ces trois phases sont montées en étoile dont le centre 4 est relié à travers une diode 5, à une borne 6. Le fil de masse 8 de l'alimentation est connecté, par une diode redresseuse 9, à une borne 7. There is shown in Figure 1, phases 1,2 and 3 of the three-phase supply of an electric machine. These three phases are mounted in a star, the center 4 of which is connected through a diode 5, to a terminal 6. The ground wire 8 of the power supply is connected, by a rectifying diode 9, to a terminal 7.
Un circuit de surveillance A détecte les défauts d'isolation électrique entre les fils 1,2,3 et 8 de l'alimentation. A monitoring circuit A detects electrical insulation faults between wires 1,2,3 and 8 of the power supply.
Le secondaire d'un transformateur 10 maintient en permanence une tension de surveillance continue aux bornes d'un pont 11. Cette tension constante est appliquée à l'entrée du circuit A. The secondary of a transformer 10 permanently maintains a continuous monitoring voltage across a bridge 11. This constant voltage is applied to the input of circuit A.
Le circuit A comprend un relais électromagnétique R aux bornes duquel est monté un témoin de détection 12 qui est en série avec le circuit collecteur émetteur d'un transistor 13. La base du transistor 13 est reliée à la borne 6, tandis qu'une dérivation 14 relie l'émetteur du transistor à la borne 7. Les bornes 6 et 7 constituent enfin les bornes d'une résistance 15 de très grande valeur. Circuit A includes an electromagnetic relay R at the terminals of which is mounted a detection indicator 12 which is in series with the emitter collector circuit of a transistor 13. The base of transistor 13 is connected to terminal 6, while a bypass 14 connects the emitter of the transistor to terminal 7. Terminals 6 and 7 finally constitute the terminals of a resistor 15 of very great value.
La figure 2 représente l'état des différents éléments du dispositif de sécurité lorsque les fils 1, 2,3 et 8 sont parfaitement isolés. Les bornes 6 et 7 de la résistance 15 sont au même potentiel V=0. Aucun courant ne traverse la diode 5. La base 13b ne recevant aucun signal, le transistor 13 n'est pas conducteur. Malgré la tension appliquée sur le collecteur 13c à travers l'enroulement d'excitation 16 du relais R, aucun courant ne passe dans l'émetteur 13e. Le contact 17 du relais R n'est pas activé. Le circuit de puissance 18 et le circuit de maintien transistorisé 19 sont ouverts (interrupteurs 17 et 13). Aucun courant ne traverse le dispositif de détection dont les éléments sont protégés par un filtre constitué par une capacité de très grande valeur 21 (680 mF). Dans cette figure, la flèche I schématise les organes de coupure devant être actionnés par l'enroulement 16. FIG. 2 represents the state of the various elements of the safety device when the wires 1, 2,3 and 8 are perfectly insulated. The terminals 6 and 7 of the resistor 15 are at the same potential V = 0. No current flows through the diode 5. The base 13b receiving no signal, the transistor 13 is not conductive. Despite the voltage applied to the collector 13c through the excitation winding 16 of the relay R, no current flows through the transmitter 13e. Contact 17 of relay R is not activated. The power circuit 18 and the solid-state holding circuit 19 are open (switches 17 and 13). No current flows through the detection device, the elements of which are protected by a filter constituted by a very high-capacity 21 (680 mF). In this figure, the arrow I shows schematically the cut-off members to be actuated by the winding 16.
Lorsqu'une anomalie apparaît dans l'alimentation de la machine, et notamment lorsqu'il y a un défaut d'isolation électrique, il s'établit un courant entre le fil de masse 8 et un fil de When an anomaly occurs in the machine's power supply, and in particular when there is a fault in the electrical insulation, a current is established between the ground wire 8 and a
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phase. Ce court-circuit 23 provoque une différence de potentiel entre les bornes 6 et 7 de la résistance 15 (figure 3). L'une des alternances du courant alternatif issu du centre 4 de l'étoile est appliquée à la base du transistor 13 (flèche 24). Si les diodes 5 et 9 sont orientées convenablement, le transistor devient conduc- s teur. Un courant apparaît dans l'enroulement 16 et le fil 14. Le contact 17 du relais est collé, ce qui provoque le maintien du courant dans l'enroulement 16 et la fermeture du circuit à travers le témoin 12 qui s'éclaire. On voit ainsi que, lorsque le transistor 13 devient conducteur, le courant émetteur (flèche i o 25) est dérivé dans les deux fils 14 et 19 respectivement à travers le court-circuit 23 et en provenance du contact 17 du relais de coupure. phase. This short circuit 23 causes a potential difference between the terminals 6 and 7 of the resistor 15 (Figure 3). One of the alternations of the alternating current from the center 4 of the star is applied to the base of the transistor 13 (arrow 24). If the diodes 5 and 9 are oriented correctly, the transistor becomes conductive. A current appears in the winding 16 and the wire 14. The contact 17 of the relay is bonded, which causes the maintenance of the current in the winding 16 and the closing of the circuit through the indicator 12 which lights up. It can thus be seen that, when the transistor 13 becomes conductive, the emitting current (arrow i o 25) is derived in the two wires 14 and 19 respectively through the short circuit 23 and coming from the contact 17 of the cut-off relay.
Le circuit de maintien est traversé par un courant d'intensité I tandis que le circuit transistorisé de déclenchement est traversé is par un courant de très faible intensité, sensiblement égal au courant de fuite 23. La résistance 15 de très grande valeur disposée entre les bornes 6 et 7, et les diodes 5 et 9, permettent la polarisation de la base du transistor même si la machine n'est pas mise à la terre. La détection est réalisée pour un courant 23 20 de l'ordre du milli-ampère. Le contact 22 permet le réarmement manuel du dispositif, par ouverture du circuit 18, après suppression du courant de fuite 23. The holding circuit is crossed by a current of intensity I while the transistorized tripping circuit is crossed by a current of very low intensity, substantially equal to the leakage current 23. The resistor 15 of very great value disposed between the terminals 6 and 7, and diodes 5 and 9, allow the bias of the base of the transistor even if the machine is not grounded. The detection is carried out for a current 23 20 of the order of a milli-ampere. Contact 22 allows manual resetting of the device, by opening circuit 18, after elimination of leakage current 23.
La construction représentée sur la figure 4 montre le dispositif appliqué à une machine dont l'alimentation est monopha- 25 sée. Le circuit base d'un transistor 30 est relié à un point milieu 38 de l'alimentation à travers une diode 31. Le circuit émetteur est relié à la borne 33 de la résistance 15, à la diode 34 et à un fil de masse 40. La tension continue appliquée au circuit de puissance est fournie par le pont de surveillance 11 alimenté à partir 1,1 d'un secondaire d'un transformateur 10 dont le primaire est branché sur l'alimentation de la machine. La figure 4 montre un système d'alarme sonore 35, par exemple, un klaxon. Un défaut d'isolation entre les deux fils de phase 36 et 37 donne naissance à un courant de court-circuit 39. Le potentiel du point milieu 38 15 est déséquilibré. Ceci provoque une différence de potentiel entre les bornes 32 et 33 de la résistance 15. Le dispositif de protection et de détection est identique à celui représenté sur les figures précédentes. Le courant de court-circuit 39 entraîne la mise à la masse et l'arrêt instantané de la machine. 4(1 The construction shown in Figure 4 shows the device applied to a machine whose power is monophase. The base circuit of a transistor 30 is connected to a midpoint 38 of the power supply through a diode 31. The emitter circuit is connected to the terminal 33 of the resistor 15, to the diode 34 and to a ground wire 40 The DC voltage applied to the power circuit is supplied by the monitoring bridge 11 supplied from 1.1 of a secondary of a transformer 10 whose primary is connected to the power supply of the machine. Figure 4 shows an audible alarm system 35, for example, a horn. An insulation fault between the two phase wires 36 and 37 gives rise to a short-circuit current 39. The potential of the midpoint 38 15 is unbalanced. This causes a potential difference between the terminals 32 and 33 of the resistor 15. The protection and detection device is identical to that shown in the previous figures. The short-circuit current 39 causes the machine to ground and stop immediately. 4 (1
Il est bien évident que l'on peut utiliser tous les types de relais de coupure de puissance connus sans sortir du cadre de l'invention. De même, le dispositif d'alarme peut être sonore ou lumineux. La polarisation de la base du transistor, obtenue par les diodes montées sur les fils d'alimentation, a un signe défini 45 par la nature du transistor qui peut varier. It is obvious that one can use all types of known power cut-off relays without departing from the scope of the invention. Likewise, the alarm device can be audible or luminous. The polarization of the base of the transistor, obtained by the diodes mounted on the supply wires, has a sign defined 45 by the nature of the transistor which can vary.
Les principaux avantages du présent dispositif sont les suivants: The main advantages of the present device are as follows:
- une anomalie est détectée même si la machine n'est pas sa mise à la terre; - an anomaly is detected even if the machine is not grounded;
- le faible prix de revient du dispositif permet de le monter sur chacune des machines d'un atelier, si bien que la détection d'une anomalie sur l'une d'elles n'entraîne pas l'arrêt de tout l'atelier; 55 the low cost price of the device makes it possible to mount it on each of the machines in a workshop, so that the detection of an anomaly on one of them does not stop the entire workshop; 55
— la valeur de la résistance 15 est suffisamment grande pour que l'intensité du courant de base appliquée au transistor soit sensiblement égale à celle des alternances polarisées, délivrées par les diodes 5 et 9, ou 31 et 34, la puissance sur la machine restant coupée aussi longtemps que persiste un courant de 60 court-circuit de l'ordre du mA. - The value of the resistance 15 is large enough for the intensity of the base current applied to the transistor to be substantially equal to that of the polarized half-waves, delivered by the diodes 5 and 9, or 31 and 34, the power on the machine remaining cut as long as a short-circuit current of 60 mA persists.
— Enfin, ce dispositif permet un déclenchement instantané du relais de puissance de la machine, quel que soit l'état de la mise à la terre. Dès qu'un courant de court-circuit est détecté, la machine s'arrête et l'utilisateur est protégé d'un incident méca- 55 nique ou électrique. - Finally, this device allows instantaneous tripping of the machine's power relay, regardless of the state of the earthing. As soon as a short circuit current is detected, the machine stops and the user is protected from a mechanical or electrical incident.
Une variante plus élaborée du dispositif de sécurité et de détection est représentée sur la figure 5. Le circuit de déclenchement 100 associé à la résistance 15 comprend un circuit amplificateur à deux transistors 13 et 113, tandis qu'un potentiomètre réglable 116 est disposé entre le circuit base du premier transistor 13 et le circuit émetteur du second transistor 113. Une borne «neutre» 101 peut également être connectée au centre 4 de l'étoile. A more elaborate variant of the security and detection device is shown in FIG. 5. The trigger circuit 100 associated with the resistor 15 comprises an amplifier circuit with two transistors 13 and 113, while an adjustable potentiometer 116 is disposed between the base circuit of the first transistor 13 and the emitter circuit of the second transistor 113. A “neutral” terminal 101 can also be connected to the center 4 of the star.
Le potentiel au point 6 est appliqué à la base du premier transistor, tandis que l'émetteur du second transistor est relié, par le circuit 14, à la borne 7. Les circuits collecteurs 13c et 113c des deux transistors du circuit de déclenchement sont reliés à une borne 118 du relais de puissance. L'autre borne 117 de ce relais R (ou dispositif de commutation) reçoit la tension continue de surveillance. Ce montage est un montage amplificateur ajustable qui permet de régler à une valeur prédéterminée l'intensité du courant de court-circuit déclenchant le dispositif de commutation. The potential at point 6 is applied to the base of the first transistor, while the emitter of the second transistor is connected, by circuit 14, to terminal 7. The collector circuits 13c and 113c of the two transistors of the trip circuit are connected to a terminal 118 of the power relay. The other terminal 117 of this relay R (or switching device) receives the DC monitoring voltage. This assembly is an adjustable amplifier assembly which makes it possible to adjust the intensity of the short-circuit current triggering the switching device to a predetermined value.
Dès qu'une différence de potentiel apparaît entre les points 6 et 7, elle est appliquée aux bornes 116a et 116b du potentiomètre 116. Le courant de base inverse la polarité des transistors amplificateurs qui deviennent conducteurs dès que ce courant de base atteint une valeur qui peut être ajustée par l'intermédiaire du potentiomètre 116. Le circuit de surveillance se ferme à travers le témoin 12 monté en parallèle sur le relais de coupure R. As soon as a potential difference appears between points 6 and 7, it is applied to terminals 116a and 116b of potentiometer 116. The basic current reverses the polarity of the amplifier transistors which become conductive as soon as this basic current reaches a value which can be adjusted via potentiometer 116. The monitoring circuit closes through indicator 12 mounted in parallel on the cut-off relay R.
Une variante de réalisation est représentée sur la figure 6. Le principe du dispositif de sécurité et de détection reste inchangé. En revanche, on modifie le branchement de ce dispositif sur l'engin électrique à surveiller. Les fils 14 et 114 sont branchés à deux sommets opposés d'un pont 111. Ce pont est monté en parallèle par ses deux autres sommets, sur une résistance 115 de grande valeur, dont les bornes 115a et 115b sont reliées directement au point commun 4 des bornes à vérifier et au fil de masse 8. Ce montage permet de réaliser un dispositif de sécurité universel, c'est-à-dire capable de détecter les défauts d'isolation d'une alimentation alternative monophasée ou triphasée, à point neutre, ou une alimentation continue en haute, basse ou moyenne tension. La résistance 115 et le pont 111 constituent un circuit de branchement universel désigné par le chiffre de référence 110. An alternative embodiment is shown in FIG. 6. The principle of the security and detection device remains unchanged. On the other hand, the connection of this device to the electric machine to be monitored is modified. The wires 14 and 114 are connected to two opposite vertices of a bridge 111. This bridge is mounted in parallel by its two other vertices, on a resistor 115 of great value, the terminals 115a and 115b of which are connected directly to the common point 4 of the terminals to be checked and to the ground wire 8. This assembly makes it possible to produce a universal safety device, that is to say capable of detecting the insulation faults of a single-phase or three-phase alternative supply, with neutral point, or a continuous supply in high, low or medium voltage. The resistor 115 and the bridge 111 constitute a universal connection circuit designated by the reference number 110.
Cette construction est utilisée par exemple dans un dispositif de sécurité muni d'une alimentation indépendante 112 (figure 7). Ce dispositif de sécurité comprend un circuit de déclenchement 100 constitué par les circuits précédemment décrits y compris cette fois la résistance 15. Ce circuit de déclenchement 100 est relié au circuit de branchement universel 110 dont les sorties sont: l'une mise à la masse 8, l'autre reliée par un fil 104 à l'une des bornes 1,2,3,101,102,103 connectées au point commun 4. Un contact 120 permet de raccorder le circuit de branchement universel 110 au circuit de déclenchement 100. This construction is used for example in a security device provided with an independent power supply 112 (FIG. 7). This safety device comprises a tripping circuit 100 constituted by the circuits described above, this time including the resistor 15. This tripping circuit 100 is connected to the universal connection circuit 110, the outputs of which are: one grounded 8 , the other connected by a wire 104 to one of the terminals 1,2,3,101,102,103 connected to the common point 4. A contact 120 makes it possible to connect the universal connection circuit 110 to the tripping circuit 100.
La figure 8 montre un mode de réalisation du dispositif de commutation R intercalé sur le circuit de puissance. FIG. 8 shows an embodiment of the switching device R interposed on the power circuit.
Un diac 121 alimenté à travers une résistance 122 et un contacteur 123 commande l'ouverture ou la fermeture de ce circuit. Cet élément électronique commande un triac 124 monté sur le circuit de puissance. Lorsqu'un défaut d'isolation apparaît, le diac 121 provoque l'ouverture du triac 124 et la coupure de l'alimentation de la charge P (figure 8). A diac 121 supplied through a resistor 122 and a contactor 123 controls the opening or closing of this circuit. This electronic element controls a triac 124 mounted on the power circuit. When an insulation fault appears, the diac 121 causes the triac 124 to open and the supply of the load P to be cut off (FIG. 8).
La figure 9 est une vue détaillée d'un mode de réalisation d'un relais de déclenchement R équipant notamment un appareil de contrôle et de détection pour permettre après mise à la masse 8, de vérifier la bonne isolation de chacune des bornes 1, 2,3,101,102 et 103, la masse 8 pouvant ne pas être reliée à la terre. FIG. 9 is a detailed view of an embodiment of a trigger relay R fitted in particular with a control and detection device to allow, after earthing 8, to check the good insulation of each of the terminals 1, 2 , 3,101,102 and 103, mass 8 may not be connected to earth.
Comme dans les figures précédentes, et notamment les figures 5 et 6, les rectangles repérés par les chiffres 100 et 110 représentent, respectivement: As in the previous figures, and in particular Figures 5 and 6, the rectangles identified by the numbers 100 and 110 represent, respectively:
100: une partie du dispositif de sécurité, comprenant le 100: a part of the security device, comprising the
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circuit de surveillance et de lecture et le circuit transistorisé de détection et d'amplification; monitoring and reading circuit and the transistorized detection and amplification circuit;
110: un redresseur en pont de diodes qui permet la lecture d'un courant de fuite entre deux conducteurs 1,2,3 et 101. 110: a diode bridge rectifier which allows the reading of a leakage current between two conductors 1,2,3 and 101.
Dans la partie gauche de la figure 9, on a représenté , In the left part of FIG. 9, there is shown,
schématiquement un montage dit «contrôleur universel 200» équipé d'un relais de déclenchement R, pour surveiller par le circuit 100 aussi bien des bornes de courant alternatif triphasé ou monophasé 1,2,3,101 que des bornes de courant continu 102,103. Ce contrôleur universel 200 comprend: l(l schematically an assembly called "universal controller 200" equipped with a trigger relay R, for monitoring by the circuit 100 both three-phase or single-phase alternating current terminals 1,2,3,101 as direct current terminals 102,103. This universal controller 200 includes: l (l
- les contacts 201 d'un commutateur manuel; - Contacts 201 of a manual switch;
- les contacts 202 d'un relais R servant de commutateur de puissance et relié, à travers le circuit redresseur 110, aux circuits de surveillance et de détection schématisés par le rectangle 100. the contacts 202 of a relay R serving as a power switch and connected, through the rectifier circuit 110, to the monitoring and detection circuits shown diagrammatically by the rectangle 100.
Enfin, à l'extrême gauche de la figure 9, on trouve à côté du ^ relais R pour le déclenchement de sécurité, un contact 22 que l'opérateur peut actionner manuellement lorsqu'il veut réarmer les circuits, c'est-à-dire remettre l'ensemble en fonctionnement après une coupure effectuée automatiquement par les ensembles de détection 110 et 100 (circuits redresseur, d'amplifica-tion, de surveillance, de détection). Finally, at the far left of FIG. 9, there is next to the relay R for the safety triggering, a contact 22 which the operator can actuate manually when he wants to reset the circuits, that is to say say to put the assembly back into operation after a cut made automatically by the detection assemblies 110 and 100 (rectifier, amplification, monitoring and detection circuits).
Le présent dispositif de sécurité peut être adapté au circuit électrique de batterie d'un véhicule automobile. La tension de surveillance est directement fournie par la batterie, ou source de courant continu 130, à travers un contact 131 d'un relais R, et 25 des diodes 132,133,134 et 135 (figure 10). Le circuit électrique de batterie représenté à cette figure 10 est un circuit d'allumage et d'éclairage, comprenant des bougies alimentées par un distributeur connecté aux pôles positif 132a et négatif 133a de la batterie ou source de courant continu 130. 1(1 The present safety device can be adapted to the electric battery circuit of a motor vehicle. The monitoring voltage is directly supplied by the battery, or direct current source 130, through a contact 131 of a relay R, and 25 of the diodes 132, 133, 134 and 135 (FIG. 10). The electric battery circuit represented in this figure 10 is an ignition and lighting circuit, comprising spark plugs supplied by a distributor connected to the positive 132a and negative 133a poles of the battery or DC source 130. 1 (1
Dans le dispositif de sécurité de la figure 10, le relais R a, In the safety device of FIG. 10, the relay R a,
d'une part, une bobine intercalée sur le conducteur 139 et, on the one hand, a coil interposed on the conductor 139 and,
d'autre part, un contact 131 qui travaille à l'ouverture et est muni d'un dispositif de temporisation. on the other hand, a contact 131 which works on opening and is provided with a timing device.
Le circuit de charge, formé par le transistor 113 et les diodes -15 132,133 et 135 est alimenté en courant continu sous une tension de surveillance emprisonnée dans une capacité 160 intercalée entre les points a et b qui sont les points de détection de défaut. The load circuit, formed by the transistor 113 and the diodes -15 132, 133 and 135 is supplied with direct current under a monitoring voltage trapped in a capacity 160 interposed between the points a and b which are the fault detection points.
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Le circuit de déclenchement comprend le relais R et un contacteur double 136,137 de réarmement. Le contact 136 est intercalé sur le circuit de base du transistor 13, et il est relié mécaniquement au contact 137 qui équipe une boucle d'alimentation 138 munie également du contact 131. Au repos, le 45 contact 136 est fermé, et le contact 137 est ouvert. Le contacteur double est actionné par un bouton poussoir. Il est muni d'un système de temporisation. Enfin, les circuits du dispositif sont reliés, à travers les diodes 133 et 135, convenablement orientées, à la masse 8. 50 The trip circuit includes relay R and a double reset contactor 136.137. The contact 136 is interposed on the basic circuit of the transistor 13, and it is mechanically connected to the contact 137 which equips a supply loop 138 also provided with the contact 131. At rest, the contact 136 is closed, and the contact 137 is open. The double contactor is actuated by a push button. It is provided with a timing system. Finally, the circuits of the device are connected, through the diodes 133 and 135, suitably oriented, to ground 8. 50
Quand le moteur change brutalement de régime (démarrage, ou accélération rapide) un déséquilibre transitoire apparaît entre les points a et b. Une coupure intempestive par le dispositif de sécurité est évitée par: When the engine suddenly changes speed (starting, or rapid acceleration) a transient imbalance appears between points a and b. An inadvertent cut by the safety device is avoided by:
- la temporisation des contacts 131,136 et 137; 55 - the timing of contacts 131, 136 and 137; 55
- la boucle d'alimentation 138. - the supply loop 138.
Ainsi, la coupure n'est provoquée que par un déséquilibre durable, selon le fonctionnement suivant (figure 10): Thus, the cut is only caused by a lasting imbalance, according to the following operation (Figure 10):
a) pour démarrer, on ouvre le contact 136; le courant parcourt la boucle 138 où les contacts 131 et 137 sont fermés et w, alimente le relais R à travers la diode 132 et le conducteur 139 pour la mise en route du véhicule; a) to start, the contact 136 is opened; the current flows through the loop 138 where the contacts 131 and 137 are closed and w, feeds the relay R through the diode 132 and the conductor 139 for starting the vehicle;
b) on relâche le contact 136 qui se ferme; le dispositif peut alors détecter un défaut entre les ponts a et b ; b) the contact 136 which closes is released; the device can then detect a fault between the bridges a and b;
c) en cas de défaut aux points a ou b, un courant apparaît entre le point défectueux et la masse 8. Il est appliqué, par le contact fermé 136, au circuit de base du transistor 13. Les transistors 13 et 113 deviennent conducteurs. Le courant détecteur traverse le relais R en se fermant sur le contact 136. Le contact 131 du relais s'ouvre et coupe le circuit 138 d'alimentation électrique, tandis que les deux pôles 132a et 133a de la source 130, et la première et la seconde bornes du circuit de charge sont mises à la masse 8 à travers les diodes 133 et 135. c) in the event of a fault at points a or b, a current appears between the defective point and ground 8. It is applied, by closed contact 136, to the basic circuit of transistor 13. The transistors 13 and 113 become conductive. The detector current flows through the relay R by closing on the contact 136. The contact 131 of the relay opens and cuts the electrical supply circuit 138, while the two poles 132a and 133a of the source 130, and the first and the second terminals of the charging circuit are grounded 8 through the diodes 133 and 135.
Le dispositif de la figure 10 comporte, généralement, un système d'alarme (non représenté) déclenché instantanément par le passage du courant détecteur dans le relais R. En revanche, l'ouverture du contact 131 ne s'effectue qu'après une temporisation prévue au fonctionnement des contacts 131,136 et 137. De cette manière, on peut distinguer deux cas principaux de déséquilibres: The device of FIG. 10 generally comprises an alarm system (not shown) instantaneously triggered by the passage of the detector current in the relay R. On the other hand, the opening of the contact 131 takes place only after a time delay provided for the operation of contacts 131, 136 and 137. In this way, we can distinguish two main cases of imbalances:
- déséquilibre dû à un régime transitoire: il est signalé par l'alarme mais sa courte durée ne provoque pas la coupure du courant ; - imbalance due to a transient regime: it is signaled by the alarm but its short duration does not cause the power to cut off;
- déséquilibre durable (défaut d'isolation ou analogue): le dispositif assure la sécurité en cours de fonctionnement en réalisant la coupure après un laps de temps déterminé après l'alarme. - lasting imbalance (insulation fault or the like): the device ensures safety during operation by performing the cut-off after a determined period of time after the alarm.
Dans ce montage, la sensibilité est réglée pour que le dispositif de détection et de sécurité ne puisse pas provoquer une coupure brutale tant que l'alternateur (ou la dynamo) du véhicule tourne à un régime supérieur au ralenti. In this assembly, the sensitivity is adjusted so that the detection and safety device cannot cause a sudden cut while the alternator (or the dynamo) of the vehicle is running at a speed higher than idling.
De même, le dispositif universel de la figure 6 peut être utilisé à bord d'un avion en vol. L'appareil n'est pas relié à la terre et il n'est pas question de couper brutalement tous les réseaux électriques et électroniques, alternatifs ou continus. Tout défaut d'isolation entre la carlingue et l'appareil d'une part et d'autre part les circuits mis sous surveillance, provoque le déclenchement d'une alarme qui signale à l'équipage un défaut à corriger avant que ce défaut ne s'aggrave. Likewise, the universal device of FIG. 6 can be used on board an airplane in flight. The device is not earthed and there is no question of suddenly cutting off all electrical and electronic, AC or DC networks. Any insulation fault between the cabin and the aircraft on the one hand and the circuits under surveillance on the other hand, triggers an alarm which signals to the crew a fault to be corrected before this fault s 'worsen.
On a représenté sur la figure 11 une autre application destinée en particulier à des engins électriques devant fonctionner avec un ampérage élevé (par exemple de 10 à quelques centaines d'ampères). Chaque machine 140 d'un atelier est, de façon continue, protégée par des fusibles de puissance 141. Another application is shown in FIG. 11, intended in particular for electric machines having to operate with a high amperage (for example from 10 to a few hundred amps). Each machine 140 in a workshop is continuously protected by power fuses 141.
Ainsi qu'on l'a vu précédemment, chaque machine 140 est également équipée d'un dispositif de sécurité individuel 142, protégeant l'utilisateur contre un défaut d'isolation. As we have seen previously, each machine 140 is also equipped with an individual safety device 142, protecting the user against an insulation fault.
On connaît des machines fonctionnant par exemple à plus de 100 ampères. Les fusibles (ou disrupteurs) 141 sont calculés pour protéger la machine en cas de court-circuit franc, par exemple entre deux des phases d'alimentation. Mais les disrupteurs ne se déclenchent pas si le court-circuit est «partiel». On peut avoir ainsi un courant de court-circuit de 5 à 10 ampères. La machine reste protégée, mais l'utilisateur est alors en danger d'électrocution. We know machines operating for example at more than 100 amps. The fuses (or disruptors) 141 are calculated to protect the machine in the event of a short circuit, for example between two of the supply phases. However, the switches do not trip if the short circuit is "partial". We can thus have a short-circuit current of 5 to 10 amps. The machine remains protected, but the user is in danger of electric shock.
Comme représenté à la figure 11, un premier dispositif de sécurité 142 protège la machine 140 individuellement des autres machines de l'atelier. Un second dispositif de sécurité 143 est connecté en parallèle sur le circuit d'alimentation 150 de puissance, par des conducteurs d'alimentation 151, de détection 152, de mise à la masse «machine» 153. Le déséquilibre provoqué par un courant de fuite donne naissance à une tension sur le circuit de détection (intérieur à 143) et provoque la fermeture du contact 146 et l'ouverture du relais R du circuit de déclenchement 148. As shown in FIG. 11, a first safety device 142 protects the machine 140 individually from other machines in the workshop. A second safety device 143 is connected in parallel to the power supply circuit 150, by supply conductors 151, detection 152, grounding "machine" 153. The imbalance caused by a leakage current gives rise to a voltage on the detection circuit (inside 143) and causes the contact 146 to close and the relay R of the trip circuit 148 to open.
Le dispositif de sécurité 143, assure la protection de l'utilisateur. Il est alimenté par le circuit de la machine à travers des fusibles 144 qui fondent par exemple à 100 mA. The security device 143 provides protection for the user. It is supplied by the machine circuit through fuses 144 which, for example, melt at 100 mA.
Lorsqu'aucun défaut (isolation, court-circuit) n'est détecté, le courant dans les fusibles 144 est nul. La machine fonctionne normalement. Le circuit détecteur 143 est au repos. When no fault (insulation, short circuit) is detected, the current in fuses 144 is zero. The machine is operating normally. The detector circuit 143 is at rest.
Un court-circuit entre deux phases, ou entre une phase et la masse de la machine, crée un courant dérivé à travers les fusibles 144 vers le dispositif détecteur 143. Dès que ce courant devient dangereux, les fusibles 144 et 145 sont coupés. Ceci provoque A short circuit between two phases, or between a phase and the earth of the machine, creates a derivative current through the fuses 144 to the detector device 143. As soon as this current becomes dangerous, the fuses 144 and 145 are cut. This causes
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l'ouverture du contacteur 146 du circuit de puissance 148, et la coupure de l'alimentation de la machine, ou le déclenchement d'une alarme 147. L'utilisateur est ainsi protégé contre tout défaut électrique (mauvaise isolation, court-circuit). Alors que les disrupteurs de puissance 141 sont calculés en fonction de la charge de la machine utilisée, les fusibles de sécurité 144 sont indépendants de la puissance de la machine: ils ne visent qu'à protéger l'utilisateur. the opening of the contactor 146 of the power circuit 148, and the interruption of the power supply to the machine, or the triggering of an alarm 147. The user is thus protected against any electrical fault (poor insulation, short circuit) . While the power disrupters 141 are calculated as a function of the load of the machine used, the safety fuses 144 are independent of the power of the machine: they only aim to protect the user.
C VS
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