CH635471A5

CH635471A5 - Dispositif de protection.

Info

Publication number: CH635471A5
Application number: CH259080A
Authority: CH
Inventors: Bernard Dumortier; Christian Cadet; Georges Souques
Original assignee: Telemecanique Electrique
Priority date: 1979-04-06
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1983-03-31
Also published as: DE3013212C2; FR2453490A1; US4392174A; DE3013212A1; FR2453490B1

Description

L'invention concerne les dispositifs de protection du type comportant un premier et un second transformateurs différentiels ayant chacun un noyau magnétique torique à travers lequel passent les conducteurs de phase et neutre d'un réseau de distribution de courant alternatif et un enroulement secondaire, l'enroulement secondaire du premier transformateur étant relié à l'entrée d'un amplificateur suivi d'un redresseur, d'un comparateur à seuil et d'un organe de commande apte à déclencher un coupe-circuit, tandis que l'enroulement secondaire du second transformateur est relié à la sortie dudit amplificateur.

Lorsque, par suite d'un contact direct avec l'un des conducteurs de phase, un courant de défaut circule entre ce conducteur et la terre, le premier transformateur engendre une tension qui, après amplification et redressement, est comparée avec un seuil de référence pour donner un signal de commande qui déclenche le coupe-circuit au bout d'un certain délai. Par ailleurs, le conducteur neutre étant normalement relié à la terre en amont du dispositif de protection, si un défaut d'isolement se produit accidentellement en aval, le courant qui peut ainsi circuler dans la boucle de réaction constituée par le conducteur neutre et la terre a pour effet de modifier l'inductance mutuelle entre les deux enroulements secondaires, si bien que le circuit constitué par ces deux enroulements et l'amplificateur peut entrer en oscillation. Cette oscillation, à fréquence relativement élevée, est redressée et comparée avec le seuil de référence, pour déclencher également le coupe-circuit. Il convient de faire observer que cette protection est indispensable, lorsque le neutre est distribué, pour que la protection des personnes ne soit pas inhibée en cas de mise à la terre accidentelle du conducteur neutre en aval du dispositif.

Les dispositifs de protection du genre susvisé, peuvent, en particulier, être montés dans des prises de courant destinées à être installées dans des salles de bains, ou autres locaux où une protection est particulièrement nécessaire.

5 Les dispositifs de protection de l'art antérieur présentent les inconvénients qui résultent du fait que la boucle de réaction est purement passive. Il en résulte que la résistance du défaut de terre doit être très faible (au maximum de l'ordre de l'Ohm)

pour que l'oscillation puisse se produire et que, par conséquent, io la protection soit effective. En outre, si l'on modifie le seuil de protection des personnes, ce qui est obtenu en modifiant le réglage du gain de l'amplificateur, on modifie du même coup la valeur maximale de la résistance que le défaut à la terre doit avoir pour que la protection soit effective.

15 L'invention vise à assurer une protection même dans le cas où la résistance du défaut de terre est relativement élevée (atteignant par exemple une ou plusieurs dizaines d'Ohms) et à rendre ladite valeur maximale indépendante dudit seuil de protection.

20 Suivant l'invention, ces résultats sont obtenus en insérant un amplificateur auxiliaire entre la sortie du premier amplificateur et les bornes de l'enroulement secondaire du deuxième transformateur différentiel.

Suivant un mode d'exécution préféré, le montage dudit am-25 plificateur auxiliaire est agencé pour être insensible à la fréquence du réseau de distribution.

D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après :

30 La figure unique du dessin annexé représente un dispositif de protection conforme à un mode d'exécution préféré de l'invention.

On a représenté en El, E2 les enroulements secondaires de deux transformateurs différentiels dont le noyau torique, non 35 figuré, est traversé par les conducteurs du réseau de distribution, dont un conducteur de phase P et le neutre N ont été figurés. Une extrémité de l'enroulement El est reliée à la masse et l'autre extrémité à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel Al et à la masse par l'intermédiaire d'une résistance R4. 40 L'entrée négative de Al est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance RI et à la sortie de Al par un réseau permettant d'obtenir un gain variable, constitué par deux résistances R2 et R3 en série et par deux couples de diodes D3, D4 et Dl, D2, montés en parallèle aux bornes de R3 et en sens inverse l'un 45 de l'autre.

La sortie de Al est reliée, par un condensateur Cl, à un circuit redresseur composé d'un amplificateur opérationnel A3, d'une première diode D5 montée dans le sens inverse en série avec une résistance R9 reliée à l'entrée négative de A3, d'une 50 seconde diode D6 montée dans le sens direct et reliée à l'entrée positive de A3 et d'une résistance RIO reliant l'entrée négative de A3 à sa sortie. L'entrée positive de A3 est reliée à la masse à travers une résistance R16.

La sortie de A3 est reliée à l'entrée positive d'un amplifica-55 teur opérationnel A4, monté en comparateur de tension, par l'intermédiaire d'un circuit à constante de temps composé d'une résistance R13 et d'un condensateur C5.

L'entrée négative de A4 reçoit une tension de référence fournie par un pont de résistances RI 1, R12, RI 1 étant reliée à 60 une source de tension positive, et R12 à la masse. La sortie de A4 polarise la gâchette d'un thyristor Th par l'intermédiaire d'un pont de résistances R14, R15. La résistance R14 est reliée à la sortie de A4, tandis que R15 est reliée à la borne négative de la source de tension et shuntée par un condensateur C6. 65 La sortie Al excite l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel A2 par l'intermédiaire d'un pont comportant deux condensateurs C3 et C4 en série avec une résistance R8. Le pont commun a C3 et C4 est relié à la sortie de A2, elle-même reliée

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à une extrémité de l'enroulement E2 par l'intermédiaire d'un condensateur C2. L'autre extrémité de E2 est reliée à la masse. L'entrée négative de A2 est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance R7 et à la sortie de A2 par l'intermédiaire d'une résistance R5. Le point commun à C2 et à E2 est relié à la borne positive de A3 par une diode D7 montée dans le sens direct.

Le fonctionnement du dispositif que l'on vient de décrire est le suivant :

En cas de contact direct entre une personne et l'un des fils P en aval du dispositif, une tension est engendrée aux bornes de El, amplifiée par AI, redressée par le circuit redresseur qui comprend l'amplificateur A3. Lorsque la tension de charge du condensateur C5 à travers la résistance RI 3, est supérieure au seuil du comparateur qui comprend l'amplificateur A4, celui-ci fournit un signal qui amorce le thyristor. Ce dernier commande, de façon connue en soi, un organe coupe-circuit, non figuré.

En cas de défaut à la terre accidentel du conducteur neutre N en aval du dispositif, la boucle constituée par El, Al, A2 et E2 entre en oscillation à une fréquence relativement élevée (4 KHz par exemple). La tension résultante est, comme précédemment, redressée et comparé à la référence constituée par le seuil du comparateur, pour déclencher finalement l'organe coupe-circuit.

Une particularité importante du montage décrit et représenté réside dans la présence de A2 dans la boucle. Son gain dépend des résistances R5 et R7 et il suffit donc que celles-ci soient variables pour permettre de les régler afin d'obtenir un accrochage de l'oscillation, même lorsque le courant dans le retour de terre est très faible, par suite du fait que la résistance de défaut à la terre est relativement élevée (une à plusieurs dizaines d'Ohms par exemple).

Suivant une autre particularité du montage, les composants 5 C3, C4, R8 et R6 sont choisis de manière à ne transmettre que les fréquences relativement élevées, à l'exclusion du 50 Hz qui, s'il était amplifié par A2 et réinjecté dans le circuit redresseur, provoquerait un déclenchement intempestif.

Une autre particularité du montage réside dans le fait que le îogain de l'amplificateur Al décroît lorsque sa tension d'entrée croît. Cette décroissance est due au fait que le déblocage progressif des diodes Dl, D2 et D3, D4 a pour effet de supprimer progressivement l'influence de R3, donc de réduire le gain. On peut ainsi s'arranger pour que Al n'atteigne pas la saturation i5 dans des limites de courants de défaut dus à un contact direct allant par exemple de 5 A à 1A pour un réseau de 220 V.

Une autre particularité du montage est la présence d'un circuit à constante de temps R13 C5, grâce auquel le délai qui s'écoule entre l'apparition du défaut et le déclenchement est 20 d'autant plus court que le courant de défaut est plus important. Un tel résultat est évidemment souhaitable, car on accroît ainsi l'immunité du dispositif aux décharges atmosphériques et autres parasites de faible amplitude, tout en améliorant la protection des personnes.

25 On notera que le circuit redresseur utilisé dans le montage redresse les deux alternances, ce qui supprime un défaut des dispositifs antérieurs munis d'un redresseur mono-alternance, à savoir, le délai supplémentaire, au plus égal à 10 ms, introduit dans le déclenchement lorsque le défaut intervient pendant l'al-30 ternance non redressée.

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1 feuille dessins

Claims

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1. Dispositif de protection comportant un premier et un second transformateurs différentiels ayant chacun un noyau magnétique torique à travers lequel passent les conducteurs neutre et de phases d'un réseau de distribution de courant alternatif et un enroulement secondaire, l'enroulement secondaire du premier transformateur étant relié à l'entrée d'un amplificateur suivi d'un redresseur, d'un comparateur à seuil et d'un organe de commande apte à déclencher un coupe-circuit, tandis que l'enroulement secondaire du second transformateur est relié à la sortie dudit amplificateur, caractérisé par un amplificateur auxiliaire, inséré entre la sortie du premier amplificateur et les bornes de l'enroulement secondaire du deuxième transformateur différentiel.

2. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau de réglage du gain du premier amplificateur fixant la sensibilité du dispositif aux courants différentiels, tandis que l'amplificateur différentiel auxiliaire est pourvu d'un réseau de réglage de gain séparé, permettant l'ajustage des conditions d'oscillation.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif de protection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre sélectif relié audit amplificateur auxiliaire de manière que celui-ci soit insensible à la fréquence du réseau de distribution.

4, caractérisé en ce que ledit redresseur est agencé pour redresser les deux alternances du courant alternatif.

6. Dispositif de protection selon l'une des revendications 1 à

4. Dispositif de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réseau de réglage du gain du premier amplificateur est agencé de manière que ce gain décroisse lorsque la tension d'entrée dudit premier amplificateur croît.

5. Dispositif de protection selon l'une des revendications 1 à

5, caractérisé par un circuit à résistance et capacité inséré entre le redresseur et le comparateur à seuil.