FR2460558A1 - Controleur permanent d'isolement electrique - Google Patents

Abstract

CONTROLEUR PERMANENT D'ISOLEMENT ELECTRIQUE D'UN RESEAU DE DISTRIBUTION BASSE TENSION A NEUTRE ISOLE. LE SOUS-ENSEMBLE DE DETECTION COMPREND UN MONTAGE EN PONT EQUILIBRE DONT LA BRANCHE DE MESURE EST FORMEE PAR LE CIRCUIT SERIE CONSTITUE PAR UN GENERATEUR DE TENSION 101 OSCILLANT DE FACON PERIODIQUE ENTRE UNE VALEUR CRETE ET UNE VALEUR NULLE, UN DISPOSITIF A RELAXATION 102 QUI DEVIENT CONDUCTEUR LORSQUE LA TENSION A SES BORNES ATTEINT, DANS LE SENS CROISSANT, UNE PREMIERE VALEUR PREDETERMINEE INFERIEURE A LADITE PREMIERE VALEUR DE CRETE DE LA TENSION DELIVREE PAR LE GENERATEUR101 ET REDEVIENT NON CONDUCTEUR LORSQUE LA TENSION A SES BORNES ATTEINT, DANS LE SENS DECROISSANT, UNE SECONDE VALEUR PREDETERMINEE INFERIEURE A LADITE PREMIERE VALEUR PREDETERMINEE, ET UNE RESISTANCE107. LE CIRCUIT SERIE 101, 102, 107 EST RELIE A CHACUNE DES DEUX LIGNES D'ALIMENTATION EN TENSION DU RESEAU A CONTROLER PAR DES ENROULEMENTS INDUCTIFS103, 104 ET DES ELEMENTS CAPACITIFS 105, 105, ET A LA TERRE PAR UNE RESISTANCE 108. APPLICATION NOTAMMENT AU CONTROLE PERMANENT DE L'ISOLEMENT ELECTRIQUE DANS LES LABORATOIRES DE MESURE.

Description

La présente invention a pour objet un contrôleur permanent d'isolement

électrique d'un réseau de distribution basse tension à neutre isolé, du type comprenant un sous-ensemble de détection du courant de fuite dé à un défaut d'isolement dans le réseau pour fournir un signal électrique en réponse

à la détection d'un défaut d'isolement, des moyens d'in-

sertion du sous-ensemble de détection dans le réseau, et des moyens de déclenchement d'alarme en réponse à la

production dudit signal électrique de défaut.

Dans les établissements qui'mettent en oeuvre des courants électriques, la protection des travailleurs contre les risques de contact avec des masses mises accidentellement sous tension nécessite la mise à la terre des masses et, si l'installation est à neutre isolé de la terre, un dispositif qui doit

contrôler en permanence le réseau et signaler automa-

tiquement un éventuel défaut d'isolement.

Dans les dispositifs connus de contrô-

le ou de mesure de la résistance d'isolement d'une li-

gne électrique à neutre isolé, on procède généralement par injection de courant continu ou de courant

alternatif à très basse fréquence, qui est superpo-

sé à l'installation à contrôler et on effectue la mesure du courant de fuite dé à un défaut d'isolement.

Pour que la présence de l'appa-

reil de contrôle n'affecte pas la qualité essen-

tielle du réseau à surveiller, à savoir son bon isolement par rapport à la terre, un découplage est prévu. Dans les dispositifs de l'art antérieur, le découplage est réalisé par des filtres LC convenablement adaptés, I 1 s' e n s u i t q u e l'impédance à 50 Hz de ce type d'appareil est de l'ordre de 100 k 5T tandis que la résistance ohmique globale est

de l'ordre de 10 k r. en continu.

Du point de vue de la sensibilité, ces appareils permettent le déclenchement d'une alarme pour

des valeurs de fuite généralement inférieures à 150 Kfl.

D'autre part, en raison de leur impédance interne rela-

tivement limitée, leur utilisation provoque un courant de défaut de l'ordre de 1 à 2mA. Cette perturbation peut ne pas être tolérable dans certains cas d'utilisation tels que les laboratoires d'électronique dans lesquels s'effectuent des mesures à bas niveau, ou les services

médicaux, par exemple.

Du point de vue de la sécurité des person-

nes, et en raison du nombre éminemment variable des appa-

reils susceptibles d'être branchés sur un réseau de dis-

tribution, par exemple dans un laboratoire d'électroni-

que, il convient que la sensibilité du contrôleur perma-

nent d'isolement soit telle qu'un défaut, même mineur

puisse être pris en compte. En effet, l'expérience mon-

tre que de tels défauts, de l'ordre de quelques mégohms risquent de devenir francs inopinément, à la faveur d'un choc mécanique ou sous l'effet de contraintes thermiques

par exemple.

Les dispositifs de l'art antérieur pré-

sentent ainsi d'une façon générale une sensibilité ré-

duite et apportent une perturbation non négligeable sur

le réseau à contrôler.

La présente invention a pour objet de re-

médier aux inconvénients précités et de permettre un contrôle permanent de l'isolement d'un réseau électrique de distribution auxiliaire basse tension à neutre isolé

de faible dimension (libQrgto re d'électronique) sans per-

turber les nanipulations'et les mesures faites arvec les ar'7,areils électroni'ues al1rstés par le réseau, L'invention vise encore à permettre un auto-test du bon fonctionnement du dispositif à chaque mise en marche du secteur d'alimentation et à assurer un fonctionnement normal même en présence d'un important déséquilibre capacitif du réseau et quel que soit le

nombre d'appareils branchés sur le réseau.

Un autre objet de l'invention consiste à assurer la détection de fuites même pour des résistances très élevées (de l'ordre de 10 MZPminimum) avec des temps

de réponse réduits.

Ces buts sont atteints grâce à un contrô-

leur permanent d'isolement électrique du type mentionné

au début caractérisé en ce que le sous-ensemble de détec-

tion comprend un montage en pont équilibré dont la bran-

che de mesure est formée par le circuit série constitué

par un générateur de tension continue ou unit-laire variable cscil-

lant de façon périodique entre une valeur crête et une

valeur nulle, un dispositif à relaxation qui devient con-

ducteur lorsque la tension à ses bornes atteint, dans le

sens croissant, une première valeur prédéterminée infé-

rieure à la valeur de crête de la tension délivrée par

le générateur de tension continue ou unipolaire variable, et rede-

vient non conducteur lorsque la tension à ses bornes

atteint, dans le sens décroissant, une seconde valeur pré-

déterminée inférieure à ladite première valeur prédéter-

minée, et une première résistance, en ce que la borne du générateur de tension continue ou uniolaire variable non connectée au dispositif de relaxation est reliée respectivement à

chacune des deux lignes d'alimentation en tension du ré-

seau par un enroulement inductif ou un élément résistif,

en ce que l'extrémité de la première résistance non con-

nectée au dispositif à relaxation est reliée respective-

ment à chacune des deux lignes d'alimentation en tension du réseau par un élément capacitif, et à la terre par l'intermédiaire d'une seconde résistance, et en ce que des moyens de déclenchement d'alarme sont prévus pour réagir en réponse à la production d'un signal de défaut

aux bornes de la première résistance.

Le dispositif à relaxation est de préfé-

rence constitué par un dispositif à ionisation, tel qu'une lampe au néon. L.e générateur de tension unipolaire

variable est constitué par un montage redresseur à dou-

ble alternance connecté entre le réseau de distribution et le dispositif de relaxation. Une troisième résistance, ou groupe de résistances, de forte valeur est connectée en

parallèle entre la terre et le point commun entre le gé-

nérateur de tension unipolaire et le dispositif à relaxa-

tion. Selon une variante de réalisation, la borne du générateur de tension unipolaire non connectée au dispositif de relaxation est reliée à la prise médiane d'un potentiomètre et les bornes fixes du potentiomètre sont reliées respectivement à chacune des deux lignes du

réseau par l'intermédiaire d'un élément résistif.

Conformément à un mode particulier de réa-

lisation, le contrôleur permanent d'isolement électrique comprend des circuits de traitement du signal de défaut constitués par un circuit de mise en forme, un circuit

intégrateur, un circuit de détection de niveau,,un cir-

cuit de sécurité de fonctionnement, un circuit d'alarme

et un circuit émettant un ordre de coupure.

Le contrôleur permanent d'isolement élec-

trique peut encore être appliqué de manière particulière-

ment simple au contrôle de l'isolement électrique entre

phases d'un réseau de distribution basse tension tripha-

sé à neutre isolé dans la mesure o la b r a n c h e du pont équilibré comprenant un générateur de tension u n i y o 1 a i r e un dispositif à relaxation et une

première résistance est reliée par la borne du généra-

teur de tension non connectée au dispositif de relaxa-

tion, aux différentes phases du réseau par des résistarces ou inductances écales entre elles et par la borne de la première résistance non reliée au dispositif de relaxation, aux différentes phases du réseau par des condensateurs de

même capacité.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront mieux à la lecture de la des-

cription qui fait suite de modes particuliers de réalisa-

tions de l'invention, donnés uniquement à titre d'exem-

ples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation électrique à laquelle peut s'appliquer la présente invention,

- la figure 2 est un schéma bloc des dif-

férentes fonctions assurées par un contrôleur selon l'in-

vention, - la figure 3 est un schéma partiel du

contrôleur selon l'invention montrant l'étage de détec-

tion de courants de fuite,

- la figure 4 est un schéma pseudo-stati-

que de l'étagce fie détection r e p r e s e n t é sur la figure 3, - la figure 5 est un schéma d'ensemble d'un exemple de contrôleur selon l'invention, - la figure 6 est un schéma d'une autre variante du circuit de la figure 3, - la figure 7 est un schéma partiel du contrôleur selon l'invention, appliqué à la détection de courants de fuite dans un réseau polyphasé, - la figure 8 est un diagramme des temps montrant la forme des tensions en différents points du

circuit de la figure 5.

Le contrôleur permanent d'isolement élec-

trique objet de la présente invention s'applique plus

particulièrement aux installations à neutre isolé utili-

sant des transformateurs 6' à enroulements séparés (fig l).De telles installations sont notamment -utilisées pour les locaux à vocation électronique. De préférence une terre TM est spécialement utilisée pour les mesures afin qu'il ne puisse pas s'écouler de courants industriels et que les appareils de mesure 2, 3 alimentés par le transfor- mateur 6'(figure 1) soient physiquement distincts du réseau des terres électriques TE auxquelles sont reliés

les éléments métalliques4,5,7 tels que radiateurs, con-

duites, moteurs électriques, etc....

L'efficacité d'une terre de mesure TM ne peut être conservée que si on diaose de ne pan lui faire écouler des courants industriels tels que ceux dérivés par les appareils 4,5,7 et que si

on impose également un isolement du réseau d'alimentation des appa-

reils 2,3 par rapport à la terre supérieur à 500 kJ!. En effet, certains équipements sont munis de filtres secteur dont

le point de référence est réuni au point froid de l'en-

trée "Mesure". On conçoit que si l'un des pôles du sec-

teur était relié à une terre par une résistance trop faible, ( 4 l0OKS-) des courants parasites circuleraient et affecteraient la qualité des mesures. Par ailleurs, le réseau secteur alimentant les divers appareils du réseau Mesures doit également être fractionné afin de

restreindre la circulation des courants de fuite.

Un contrôleur permanent d'isolement 1 au

sens de la présente invention doit précisément être adap-

té pour assurer le contrôle permanent de l'isolement d'un

réseau électrique de distribution auxiliaire basse ten-

sion à neutre isolé de faible dimension sans perturber

les manipulations et les mesures faites avec les appa-

reils électroniques 2,3 tout en détectant des fuites de

résistances très élevées (de l'ordre de 10 MjTLminimum).

Le contrôleur qui sera décrit ci-dessous assure un auto-test de son bon fonctionnement à chaque mise en marche du secteur d'alimentation et assure une sécurité positive, c'est à dire que toute panne entraîne

l'alarme ou la coupure du secteur.

Par ailleurs, le contrôleur selon l'in-

vention est adapté à un réseau électrique à contrôler selfique ou capacitif et même un important déséquilibre

capacitif du réseau ne peut affecter le bon fonctionne-

ment du contrôleur. Le nombre variable des appareils

pouvant être branchés ne nécessite pas de réglages par-

ticuliers et ne déclenche pas d'alarmes intempestives.

Le contrôleur selon l'invention se distin-

gue par le fait qu'en veille, c'est à dire hors alarme, il se comporte comme un circuit ouvert, et son impédance

d'entrée est de l'ordre de 60 Mn-,. La perturbation appor-

tée au réseau s'avère ainsi parfaitement négligeable. En position alarme, le courant maximal moyen provoqué par la présence de l'appareil à travers une faible résistance de fuite (par exemple 10 k5.t.) est inférieur à 50 A. Les avantages essentiels du contrôleur

selon l'invention sont dûs à la partie active de l'appa-

reil constituée par-l'ensemble de détection 10 (figure 2) L'étage de détection 10 est lui-même relié à un circuit

de mise en forme 20, auquel fait suite un circuit d'inté-

gration 30, un circuit de détection de niveau 40, un cir-

cuit de sécurité de fonctionnement 60, un circuit d'alar-

me 50 et des éléments divers de visualisation d'alarme

tels que relais de sortie 70, voyant lumineux 80, aver-

tisseur sonore 90. Les différents circuits 10,20,30,40,

,60 sont alimentés par un circuit d'alimentation stabi-

lisée 61 à partir du transformateur 6 relié au réseau

à surveiller.

Le dispositif de détection 10 inclus dans le contrôleur selon l'invention comprend essentiellement (figure 3) un montage en pont équilibré incorporant un

générateur de tension unipolaire variable 101, un dispo-

sitif de relaxation 102 et divers éléments inductifs,

résistifs et capacitifs.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, le dispositif de relaxation 102 est constitué par une lampe au néon qui présente la faculté de s'ioniser en présence d'une tension suffisante. Le courant traversant cette lampe peut être très faible (de

l'ordre de quelques microampères), ce qui rend le dispo-

sitif sensible même à des fuites de plusieurs mégohms. Si le réseau électrique présente une résistance de fuite 63 par rapport a la terre TE, le circuit relié au générateur 101 et comprenant la lampe au néon 102, la résistance 107,

la résistance 108 et l'enroulement inductif 104 se trou-

ve être refermé par la résistance de fuite 63.

Afin que le fonctionnement du dispositif reste indépendant du déséquilibre capacitif du réseau, représenté par les capacités 62', 62", par rapport à la terre, les points M et N sont maintenus au même potentiel aux variations par le montage en pont équilibré de la

figure 3.

Ainsi, sur la figure 3, le point M est le point milieu de l'enroulement primaire du transformateur d'alimentation 6 du m o n t a g e e t 1 e point N e s t r e 1 i é, p a r 1 ' intermédiaire de deux capacités égales 105', 105" respectivement aux points A et B correspondant à chacune des deux lignes

d'alimentation du montage à contrôler.

Le point N est lui-même relié à la terre par l'intermédiaire d'une résistance 108 tandis qu'entre les points M et N sont connectés en série le générateur 101, la lampe au néon 102 et une résistance ou un groupe

de résistances 107. Le signal de défaut s dû à la pré-

sence d'une résistance de fuite 63 est capté aux bornes

de la résistance 107.

Si l'on se reporte au schéma détaillé de la figure 5, on voit que la résistance 107 de la fig.3 est constituée par l'ensemble des résistances 107'et 107"1 montées en

parallèle dans un schéma statique. Le générateur 101 com-

prend un enroulement secondaire 111 du transformateur 6, un pont redresseur 112 pour assurer un redressement double alternance de la tension alternative présente sur

l'enroulement 111, ainsi qu'une résistance 116 et un po-

tentiomètre 117, connecté en série en sortie du pont redresseur 112. Au point M (point milieu de l'enroulement 103, 104 du transformateur d'alimentation 6 du contrôleur)et au relaxateur au néon 102 sont connectés respectivement

l'extrémité de la résistance 116 connectée au pont redres-

seur et le point milieu du potentiomètre 117.

Le fonctionnement est le suivant. Le géné-

rateur 101 fournit une tension unipolaire variable, pré-

sentant une fréquence double de la fréquence du réseau à contrôler, puisqu'elle est obtenue par un redressement

double alternance à partir d'un enroulement du transfor-

mateur 6 lui-même. La valeur crête de la tension unipo-

laire variable est ajustée par le potentiomètre 117 à une valeur supérieure à la tension d'amorçage du voyant au

néon 102, par exemple à 150V.

A la mise en route de l'alimentation,du

point de vue statique, le réseau représenté par les capa-

cités 62', 62" est au potentiel zéro. Les capacités 105', " sont alors déchargées. Le relaxateur au néon 102 voit à ses bornes la totalité de la tension délivrée par le générateur 101 et s'ionise dès que celle-Vi atteint

la tension d'amorçage (en l'occurence 100 volts). Le re-

laxateur au néon 102 s'éteint dès que la tension fournie

par le générateur en décroissant vers zéro se trouve in-

férieure à la tension d'extinction. Le même phénomène se reproduit pendant plusieurs périodes de la tension fournie par le générateur 101. Au bout d'un certain

nombre d'impulsions de courant fournies par le généra-

teur 101, la charge des capacités 105', 105", 62', 62" est suffisante pour que la tension continue VNM entre les

points N et M (fig 3 et 5) atteigne une valeur juste su-

périeure à une valeur prédéterminée (50V compte tenu des

valeurs de tensions mentionnées précédemment),soit50V+.

Lors de l'alternance positive suivante de la

tension du générateur 101, la tension crête aux bornes du rela-

xateur au néon 102 seraVs1 S2 = 150 V - (50V + E) = 100V--

Le relaxateur au néon 102 ne peut plus s'amorcer, et le potentiel statique du réseau(potentiel par rapport à la terre) est

alors VMT = -(5oV + i).

Toutefois, si une fuite se produit dans le ré-

seau, cette fuite se traduit par l'apparition d'une résis-

tance de fuite 63 et la charge statique va s'écouler vers

la terre.Le relaxateur au néon 102 s'amorcera alors dès que la ten-

sion à ses bornes pourra atteindre à nouveau la valeur

de la tension d'ionisation, soit 100 volts.

Ceci correspond à une charge statique du réseau

inférieure ou égale à 50 V en valeur absolue. Ce phénomè-

ne se produit périodiquement chaque fois que la valeur crête de la tension VG du générateur 101 est atteinte, c'est à dire au sommet de chaque arche de sinusoïde de

la courbe 401 (figure 8) représentant la forme de la ten-

sion entre les points S1 et M du circuit de la fig 5. La forme de la tension 402 aux bornes S1,S2 du relaxateur au néon 102

montre qu'il y a, de façon périodique, c'est à dire tou-

tes les lOms lorsque la fréquence de la tension alterna-

tive du réseau est de 50 Hz, une ionisation et une extinc-

tion du relaxateur au néon.Il apparait alors aux bornes de

la résistance 107' des impulsions de courant mises en évi-

dence par la courbe 403 (figure 8) qui correspond à la tension VS2 N entre les points S2 et N du circuit de la figure 5. Ce sont les impulsions de la courbe 403 qui constituent le signal de défaut s lorsqu'une résistance

de fuite 63 apparait dans le circuit.

Le traitement du signal de défaut s dans les

étages 20,30,40,50,60 du circuit de la figure 2 sera main-

tenant expliqué en référence au circuit détaillé de la

figure 5.

Le circuit d'alimentation des étages 20,30,40, 11. ,60, qui est référencé 61 sur la figure 2, comprend à partir d'un enroulement secondaire 121 du transformateur 6, un pont redresseur 122, un condensateur de filtrage 123 et un circuit de stabilisation 124. Un voyant tel qu'une diode électroluminescente 126 montée en série

avec une résistance 125 permet de surveiller le bon fonc-

tionnement de l'étage d'alimentation 61 qui applique, aux

bornes du condensateur 127, une tension continue d'alimen-

tation des étages de traitement du signal s.

Le signal s (courbe 403 de la figure 8) est mis en forme par la résistance 107" et la diode zener 118. L'étage suivant comprenant -le transistor 128 est un

étage suiveur servant d'adaptateur d'impédance. Les im-

pulsions mises en forme et représentées sur la courbe 404 de la figure 8 apparaissent sur l'émetteur (borne S3) du

transistor 128.

Les transistors 132, 139 associés aux résis-

tance 133, 135, 136,137,138 et au condensateur 134 cons-

tituent un circuit monostable fournissant au point S4 des impulsions positives calibrées en amplitude et en durée (courbe 405 de la figure 8). Ce circuit monostable

est déclenché par les impulsions positives issues du tran-

sistor 128 par l'intermédiaire du circuit comprenant la

résistance 129, le condensateur 130 et la diode 131.

La diode 140 montée en série avec la résistan-

ce ajustable 141, elle-même connectée au condensateur 144 monté en parallèle avec une résistance 145, constitue une

pompe à diode qui fournit au point S5 une tension conti-

nue (courbe 406 de la figure 8)présentant une faible on-

dulation. Cette même tension continue apparait sous fai-

ble impédance, avec un léger décalage, au point S6,relié

au point S. par des transistors 142,143 montés en Darling-

ton et polarisés par la résistance 146.

Le point S6 est relié à la gâchette du thyris-

tor 159 par une résistance 148 et une diode 150 montées en série. La gâchette du thyristor 159 est elle-même

246O558

reliée au pôle négatif de l'alimentation par une résis-

tance 157 et un condensateur 158 montés en parallèle.

Le thyristor 159 est amorcé lorsque la tension au point S6 devient suffisante, c'est à dire lorsqu'il y a eu production d'un signal d'alarme s. L'amorçage du thyris- tor 159 autorise le fonctionnement du circuit trigger constitué par les transistors 151, 161 et leurs éléments associés constitués par les résistances 147, 152, 153,

154, 155, 156 et la diode 149.

En fonctionnement normal, le transistor 151 est bloqué, le transistor 161 est saturé et le relais 70 dont la bobine, montée en parallèle avec la diode 160

est reliée au collecteur du transistor 161, est en posi-

tion travail. Le voyant 163 associé à la résistance 162

permet de vérifier que le circuit est en état de marche.

* Lorsqu'un défaut d'isolement se produit, la tension con-

tinue au point S5 augmente et dépasse un certain seuil, ce qui provoque la saturation du transistor 151 et le blocage du transistor 161. Le relais 70 passe alors à sa position de repos et déclenche l'alarme qui peut être sonore (klaxon 90) ou visuelle (voyant 80). Le changement

d'état du relais 70 permet en outre de provoquer automa-

tiquement la coupure du réseau à surveiller en ces de

détection de défaut.

Le bouton test 119 permet de mettre artificiel-

lement en série entre le réseau et la terre une résistan-

ce 120 simulant une résistance de fuite et permettant de

vérifier le bon fonctionnement du système.

Selon une caractéristique de la présente in-

vention, un ensemble 109 de résistances de forte valeur montées en série est connecté entre les points Sl et T

du montage, c'est à dire entre la terre et le point com-

mun entre le générateur 101 et le dispositif A relaxation 102. Les résistances 109 constituent avec la résistance de fuite 63 du réseau un pont diviseur en parallèle avec le générateur 101. Le réseau surveillé se trouve alors porté à un potentiel statique supérieur à une valeur de tension prédéterminée qui, dans l'exemple considéré est égale à 50V La présence des résistances 109 contribue à éviter des déclenchements intempestifs et permet de fixer

un seuil d'alarme. Ainsi, avec un générateur 101 déli-

vrant une tension unipolaire variable dont la valeur crtte vaut 150 V, et un relaxateur au néon s'amorçant pour une valeur de tension égale à 100 V, on peut établir que la condition d'amorçage du relaxateur au néon est Rf i 1,1 Rx o R. est la valeur de la résistance de fuite 63

Rx est la valeur équivalente des résistances 109 mon-

tées en série.

Ainsi, si par exemple Rx vaut 60 M.r, une alar-

me sera déclenchée pour une valeur Rf: 66 Mri, à con-

dition naturellement que la résistance de fuite 63 reste présente pendant un temps supérieur à quelques dizaines de millisecondes. Car le système présente un temps de

réponse prédéterminé visant à conserver une bonne immuni-

té aux signaux parasites.

Diverses variantes de réalisation peuvent être

envisagées. Ainsi, la connection du groupement de résis-

tances 109 qui aboutit sur le curseur du potentiorîitre 117 (point Sî)

peut être reliée sur le curseur d'un deuxième potentiomètre qui se-

rait monté en lieu et place de la résistance 116. Cette configuration

permettrait d'ajuster la contre-tension qui détermine la charge sta-

tique du réseau, à une valeur la plus faible possible compatible

avec l'immunité aux fausses alarmes.

De même, dans les circuits de traitement du signal de défaut s, l'utilisation d'un étage de mise en forme par monostable n'est pas indispensable si le circuit de détection de niveau est lui-même légèrement

modifié en conséquence.

Le montage en pont équilibré de la figure 3, dans lequel le point M correspond au point milieu de

l'enroulement 103, 104 du transformateur 6 d'alimenta-

tion du montage, peut être modifié de manière que le point M soit réalisé à partir d'un pont résistif compor- tant un potentiomètre. Cette variante est représentée sur la figure 6 o le pont résistif connecté entre les deux lignes d'alimentation du réseau à contrôler comprend

les deux résistances 113, 114 et le potentiomètre 115.

Une telle variante permet un réglage précis de l'équili-

bre sans qu'il soit nécessaire de procéder à un ajuste-

ment fin des capacités 105', 105".

Les courbes représentées sur la figure 8 cor-

respondent aux signaux en différents points du circuit de la figure 5 pour un exemple de réalisation adapté à un réseau d'alimentation de 220 V à 50 Hz. La courbe 401 montre la tension VS1 - VM aux bornes du générateur 101 de tension unipolaire variable, la courbe 402 montre la tension VS1-VS2 aux bornes du relaxateur au néon 102 lorsque le système est en alarme et les courbes 403,404, 405,406 représentent respectivement les tensions VS2, VS3, VS4 et VS5 prises par rapport à la masse fictive

du point N aux points S2, S3, S4 et S5 lorsque,le sys-

tème est en alarme. Ainsi, à titre d'exemple, avec une tension d'alimentation VSiO de 15 V fournie aux bornes du condensateur 127 il est possible d'obtenir en cas d'alarme une tension VS5 dont la valeur moyenne est de l'ordre de 11,5et qui présente une ondulation de l'ordre

de 100 lNV.

La présente invention selon laquelle une charge

statique est fournie au réseau à surveiller par l'appa-

reil de détection permet un écoulement de cette charge vers la terre par une résistance de fuite purement ohmique, provoquant simultanément l'ionisation du néon 102 et l'émission d'un signal de défaut s. Un tel système présente l'avantage de n'apporter qu'une perturbation

négligeable au réseau à surveiller tout en restant insen-

sible aux déséquilibres capacitifs du réseau, quelle que soit leurimportance et présentant en revanche une grande sensibilité aux résistances de fuite puisque des résis- tances de fuite de l'ordre de 10 à 50 M Z peuvent être

prises en compte par le système de détection.

On notera que seul le temps de retour à l'état

de veille, après une alarme, ou lors de la mise sous ten-

sion de l'appareil dépend directement de la capacité para-

site 62', 62" du réseau et détermine le temps de charge de cette capacité au potentiel statique. Dès lors que le

système est revenu à l'état de veille, les capacités pa-

rasites ne peuvent créer aucune perturbation sur le fonc-

tionnement du système. Le temps de réaction minimum du

contrôleur selon l'invention est essentiellement détermi-

né par l'étage de détection de niveau qui comprend la

résistance ajustable 141, la résistance 145 et le conden-

sateur 144 associés à la diode 140. Ce temps de réaction

permet d'assurer l'immunité vis à vis des signaux para-

sites. Le temps de réponse du système dépend naturellement également de la valeur de la résistance de fuite et des caractéristiques du réseau. A titre d'exemple, pour une capacité de fuite de 10 nF et une résistance de fuite de 10 MjL, le temps de réponse est d'environ 1 seconde tandis que pour une capacité de fuite de 10 nF et une résistance de fuite de 10 k-SL, le temps de réponse du

contrôleur est inférieur à 100 ms.

Le système selon l'invention est non seulement simple, mais également très fiable car en position de veille,le relaxateur au néon 102 n'est pas ionisé et ne

vieillit donc pas.

Les perturbations apportées par le contrôleur

selon l'invention sont très faibles.

Selon un exemple de réalisation, le contrôleur permanent d'isolement conforme à l'invention présente les caractéristiques suivantes: L'impédance ramenée à Hz entre phases du réseau d'alimentation et terre est de 500 kY symétrique, équivalente à deux capacités

de 6 nF environ. La résistance ohmique ramenée en conti-

nu entre phases et terre est de l'ordre de 20 à 60 MP,

suivant le réglage, lorsque l'appareil est en veille.

La tension entre phases et terre à 50 Hz, qui est fixée par la distribution des capacités parasites du réseau

est de l'ordre de la moitié de la tension du réseau.

Le potentiel statique du réseau par rapport à la terre, dû à la présence de l'appareil est en veille de 50 à 60 V

pour une résistance interne de 20 à 60 MrL.

Par ailleurs, on a déjà noté que les courants

traversant la lampe au néon 102 en cas de mauvais isole-

ment du réseau présentaient une intensité de l'ordre de

quelques micro-ampères.

L'appareil de contrôle d'isolement décrit ci-

dessus peut s'utiliser dans le cas d'un réseau polyphasé.

Il suffit que le branchement soit réalisé entre phase et

neutre, ou entre phases si le neutre n'est pas distribué.

Une variante de montage permet toutefois d'opé-

rer la surveillance simultanée des trois phases. Le mon-

tage, représenté sur la figure 7, comprend, comme dans

le cas du montage de la figure 3, un générateur de ten-

sion unipolaire périodique variable 101, un dispositif à relaxation 102 et une résistance 107 montés en série

entre les points M et N, une résistance 108 étant elle-

même connectée entre le point N et la terre. Toutefois, le point M de connection du générateur 101 est relié

aux phases du réseau Ph 1, Ph 2, Ph 3 par des résistan-

ces ou des inductances 201, 202, 203 égales entre elles.

De même le point N connecté aux résistances 107 et 108 est relié aux phases du réseau Ph 1, Ph 2, Ph 3 par des capacités 301, 302, 303 égales entre elles. Il est ainsi réalise un montage en pont équilibré par rapport

à chacune des phases du réseau.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Contrôleur permanent d'isolement élec-

trique d'un réseau de distribution basse tension à neu-

tre isolé, du type comprenant un sous-ensemble de détec-

tion d'un courant de fuite dn à un défaut d'isolement dans le réseau pour fournir un signal électrique en répon- se à la détection d'un défaut d'isolement, des moyens d'insertion du sous-ensemble de détection dans le

réseau, et des moyens de déclenchement d'alarme en ré-

ponse à la production dudit signal électrique de défaut,

caractérisé en ce que le sous-ensemble de détection com-

prend un montage en pont équilibré dont la branche de mesure est formée par le circuit série constitué par un

générateur de tension continue ou unipolaire variable oscillant i fa-

çon périodique entre une valeur crête et une valeur nulle, un dispositif à relaxation qui devient conducteur lorsque la tension à ses bornes atteint, dans le sens croissant, une première valeur prédéterminée inférieure à la valeur

de crête de la tension délivrée par le générateur de ten-

sion-continue ou unipolaire variable, et redevient non conducteur lors-

que la tension à ses bornes atteint, dans le sens décrois-

sant, une seconde valeur prédéterminée inférieure à ladite première valeur prédéterminée, et une première résistance,

en è que la borne du générateur de tension continue ou unipolaire va-

riable non connectée au dispositif de relaxation est reliée respectivement à chacune des deux lignes d'alimentation en tension du réseau par un enroulement inductif ou un élément résistif, en ce que l'extrémité de la première résistance

non connectée au dispositif à relaxation est reliée respec-

tivement à chacune des deux lignes d'alimentation en ten-

sion du réseau par un élément capacitif, et à la terre par l'intermédiaire d'une seconde résistance, et en ce que des moyens de déclenchement d'alarme sont prévus pour réagir en réponse à la production d'un signal de défaut

aux bornes de la première résistance.

2. Contrôleur permanent d'isolement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à relaxation est constitué par un dispositif à ionisation,

tel qu'une lampe au néon.

3. Contrôleur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur de tension unipolaire est constitué par un montage redresseur à double alternance connecté entre le réseau de

distribution et le dispositif de relaxation.

4. Contrôleur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une troisième

résistance, ou groupe de résistances, de forte valeur est connectée en parallèle entre la terre et le point commun entre le générateur de tension unipolaire et le

dispositif à relaxation.

5. Contrôleur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la borne du

générateur de tension unipolaire non connectée au dispo-

sitif de relaxation est reliée à la prise médiane d'un

potentiomètre et en ce que les bornes fixes du potentio-

mètre sont reliées respectivement à chacune des deux li-

gnes du réseau par l'intermédiaire d'un élément résistif.

6. Contrôleur permanent d'isolement électri-

que selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce qu'il comprend des circuits de' traite-

ment du signal de défaut constitués par un circuit de mise en forme, un circuit intégrateur, un circuit de

détection de niveau, un circuit de sécurité de fonction-

nement,un circuit d'alarme et un circuit émettant un ordre decouptra

7. Contrôleur permanent d'isolement élec-

trique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,

appliqué à un contrôle de l'isolement électrique entre

phases d'un réseau de distribution basse tension tri-

phasé à neutre isolé, caractérisé en ce que la branche de mesure du pont équilibré comprenant un générateur de tension unipolaire,. un dispositif à relaxation et une première résistance est reliée par la borne du générateur de tension non connectée au dispositif de relaxation-, aux différentes phases du réseau par des résistances ou inductances égales entre elles, et par la borne de la première résistance non reliée au dispositif de relaxation, aux différentes phases du réseau par des

condensateurs de même capacité.