FR2640441A1 - Protection electronique preventive contre les risques d'electrocutions dus aux mises a la masse des circuits electriques - Google Patents

Abstract

Le dispositif le plus simple, détecte 1 un potentiel sur la prise châssis pôle C et le compare 3 à la tension de sécurité. En cas de danger, il active un disjoncteur D ou/et une alarme A1. Plusieurs installations peuvent ainsi utiliser une même prise de terre. D'autres éléments permettent de mieux utiliser 7 une prise de terre commune T; d'informer l'usager de la présence d'une mise à la masse et de localiser facilement les secteurs défectueux 9 et A1 ou 10 et Vi; de réduire les cas de disjonction N, 13 ou de se protéger sans prise de terre N, 13, 2, 4, 5, 14. Qu'il soit réalisé avec des éléments classiques ou avec un C.I spécial, le présent dispositif protégera toute installation, et plus particulièrement en milieu urbain où le différentiel peut ne pas remplir son rôle.

Description

La prsent- invention concerne les dispositifs de protection contre les risques d'électrocution GUS au: mises a la masses accidentelles des circuits électriques
Actuellements on utilise une prise chassies collective relie directement et en permanence å une prise de terre. Lorsque les courants de masse sont trop importants un disJoncteur différentiel met l'installation hors tension.Le réglage de celui-ci est généralement fixé sur 500mA, en considérant qu-une mise À la terre présente une résistance théorique de 50 ohms, et que la tension maximale tolérée sur les ch-ssis est de 25
Volts(2)
Le principal inconvénient de te dispositif provient du fait que le différentiel ne controle pas le courant total évacué dans la terre, et traversant la résstancc de 50 ohms déterminant le réglage sur 500mA, mais celui sortant dune installation particulière. Il peut donc ne pas remplir son roule, surtout pour les habitations situées en copropriété et utilisant une prise de terre commune En effet, il suffit alors par exemple que deux entre elles présentent des mises a la masse entralnant chacune une perte de courant de 400 mA, pour qu'il rircule a 1 endroit ae la mise a la terre un courant de 80 mA, Les chassis sont alors a un potentiel supérieur à la tension de sécurité (environ 40
Volts) ; aucun disjoncteur n)etant activé. Notons que ces cassis sont ceux de tous les appareils, défectueux ou non, et de toutes les installations utilisant la même prise de terre. Un tel dispositif peut donc non seulement mal prct'oer, mais encore engendrer des risques d'électrocution supplémentaires.Le problème est sensiblement le mime lorsqu'un grand nombre de mises a la terre est réalisé dans un trop proche voisinage. De plus, la résistance de la prise de terre peut, pour différentes raisons, augmenter au fil du temps ; ce qui accentue lincertitude inhérente å ce dispositif. Le système de protection actuel semble donc dans tous les cas peu fiable.

On peut aussi remarquer que rien n'indique la présence d'une mise a la masse, bien que celle-ci entralne une perte d'énergie et un mauvais fonctionnement des appareils. De même. aucun moyen ne permet de localiser simplement les secteurs ou appareils défectueux.

Le dispositif selon l'lnvention permet d'eviter ces inconvenients. Il part en effet du principe que pour être sar qu'li n' ait aucun risque d'électrocution, il suffit de contrôler directement et en permanence, gracie a un petit dispositif électronique, la tension existant entre la prise chassis et le sol ou les murs ce l'habitation. Si cette tension est supérieure a la tension de sécurité, la disjonction sera ordonnés(2).En milieu urbain, on peut compléter le précédent dispositif, en lui incluant un délesteur déconnectant prioritairement de la prise de terre commune(3), lorsque ceile-ci est surchargée, les installations présentant de fortes mises À la masse. ainsi, le courant évacué dans le sol diminue rapidement par bonds, jusqu'à ce que le potentiel de la prise de terre redevienne inférieur à la tension de sécurité. Celle-ci retrouve alors sa fonction protectrice pour les installations présentant des défauts moins importants, et ces dernières pourront rester sous tension, tout en étant protégées.

Une autre caractéristique de ia présente invention, réside en ce que le fil du neutre, ayant généralement un potentiel très faible, pourrait autre utiiisé pour évacuer les courants de masse.

Ceux-ci pourront alors être superieurs a 500 m, la seule limite dépendant ici des caractéristiques de lForgane, relais ou triac, assurant la connexion chassis/neutre, et seuls'4 > les secteurs ou appareils présentant de fortes mises À la masse, seront mis hors circuit par leurs fusibles. ainsi la disjonction généraie n'interviendra au pire, que pendant les rares et courts instants ou le potentiel du neutre est supérieur à la tension de sécurité...Un tel dispositif pourrait fonctionner sans prise de terre, mais on doit cependant remarquer que le potentiel sur la prise chassis peut atteindre 220 Veff, sans qu'il y ait pour autant un réel danger(5). Pour éviter les disjonctions intempestives, le dispositif devra alors comporter un calculateur permettant de déterminer sil y a ou non un risque d'électrocution en dehors de toutes protections (voir annexe p15)... Le fil du neutre peut également être utilisé en complément de la prise de terre. Lorsque cette dernière est surchargée, la prise chassie est. manuellement ou automatiquement, connectée au neutre. L'usager peut donc ainsi disposer de son installation, et rechercher les secteurs ou appareils défectueux.

La localisation des mises À la masse peut s'effectuer simplement et sous tension, en contrOlant l'intensité du courant circulant dans la prise châssis collective. Si cette intensité diminue lorsque l'on déconnecte un appareil ou un secteur, c'est que ceux-ci sont défectueux. L'information relative a cette variation d'intensité pourra-etre communiquée a l'usager de façon visuelle ou sonore, cette dernière possibilité permettant une recherche sans que personne ne soit obligé de rester près du dispositif pour observer une éventuelle variation d'intensité du courant évacué.

La figure 1 représente un exemple simple de réalisation du dispositif. 11 s'agit d'un système enclenchant une alarme ou un disjoncteur, lorsque le potentiel de la prise châssis est supérieur å la tension de sécurité.

La figure 2 complète la figure l en lui associant d'une part, un délesteur permettant d'utiliser une prise de terre commune(@) sans risque de disjonction abusive, et d'autre part, un moyen de localiser les secteurs ou appareils défectueux.

La figure s présente un exemple de synoptique pour le fonctionnement d'un dispositif remplissant l'ensemble des opérations.

Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte essentiellement, un détecteur de potentiel (C, R4, R3, D1, REF), et un système de comparaison avec la tension de sécurité (Al, R1,
R2(7)) commandant une alarme (A1), ou un disjoncteur (non représenté)(8). La prise châssis est ici reliée, par le pôle C, à la masse de l'alimentation. La présence d'un éventuel potentiel sur cette prise, entratnera le passage d'un courant a travers
R4, R, Di et REF ; ce pôle étant connecté a une référence pour les tensions, comme par exemple, un effet d'antenne, une conduite d'eau, ou autres mises a la terre qu-lconques''' réalisées a proximité du dispositif. Les résistances R3 et R4(10) garantissent un potentiel en C' compatible avec les caractéristiques du comparateur Al même lorsque le potentiel en C atteint 220 Veff.... Une diode(11) (D1) élimine les alternances négatives du signal en C, ce qui permet d'alimenter le dispositif par une tension simple. Les résistances fi't et R2 sont teilles que oes que ie potentiel Vc en C, est supérieur à la tension de sécurité. A1, fonctionnant dans cet exemple de réalisation en inverseur bascule vers 1 état bas et met ainsi l'alarme en service.De plus la diode DT est alors amans le sens passant et porte le potentiel ae I-entrée non inverseuse de Ai À celui du seuil de la diode. Si les valeurs de R4 et Cl sont telles que le condensateur maintien un potentiel en C' supérieur au seuil de D2 pendant 1/50iéme de secondes on obtient un histérésis rendant le signal sortant de Al, continu'l2'. Le condensateur C1 élimine de plus les signaux parasites H.F du secteur.

On peut choisir une alimentation par pile pour ce dispositif.

Si le disjoncteur est présent, il pourra être directement alimenté par la tension secteur, et activé par un optocoupleur dont le primaire sera connecté å la place de l'alarme. Un bouton poussoir pourra être prévu pour controler l'état de fonctionnement(13). On obtienora ainsi un dispositif très bon marché pouvant néammoins sauver des vies humaines.

La figure 2 comporte essentiellement:
- un relais(14) (D) susceptible d'ordonner la disjonction et de déconnecter, par son contact d, la prise chassis (reliée au pole C) de la prise de terre (pole T) ou du neutre (pale N)q selon la positon du double commutateur (B/B')
- quatre amplificateurs opérationnels (A1.A2, A et A4) pouvant appartenir a un même circuit intégré et permettant, pour
A1, de comparer le potentiel Vc sur la prise chassies À Ts, la tension de sécurité; pour AL. de détecter et délivrer une information proportionnelle au courant ic provenant de la prise châssis ; pour A, de rendre cette information utilisable par un voyant (LED) ou un contrôleur universel (connecte en CTRL), ceci afin d'informer l'usager de la présence et de l'importance de mises a la masse et de lui permettre de localiser les secteurs ou appareils défectueux ; et pour A4 de délester prioritairement les installations à fort courant ic en cas de surcharge de la prise de terre utilisée en commun(15), ou de protéger le contact d du relais D.

Les étages de détection du potentiel Vc en C et de comparaison avec la tension de sécurité, sont analogues À ceux de la figure l (C, R4, R3, D1, REF, C1, A1, R1, R2, D2)(10)
Pour detecteu un signal relatif à l'intensité du courrant ic circulant dans la prise châssis, on peut utiliser différente systèmes. On a ici choisi. C étant relié à la masse. d'insérer sur le chemin de ce courant une très faible résistance (r). ayant donc à ses bornes une tension proportionnelle a ic. Une diode
(D7) en parrallèle sur r limite À son seuil(17) la tension pour les alternances négatives et protège ainsi A2 (nécessaire si l'on choisit d'alimenter le dispositif par une tension simple).

Cet ampli charge un condensateur (C) a une tension continue -(Vc=) égale A la tension crête du signal d'entrée (la contre réaction éliminant le seuil de D8), et donc proportionnelle à ic.

Généralement, le double commutateur B/B' est en position l et la prise châssis est reliée a la prise de terrez éventuellement commune ou réalisée a proximité d'autres mises a la terre. S'il advient quelle soit surchargée, on aura le potentiel Vc supérieur a la tension de sécurité, et doncs l'état bas en sortie de Al. Des loir, la tension V02- diminue (D3 bloqués), et est égale, en choisissant correctement la valeur des résistances R6 et R8, À la tension Vc2 pour ic égal a 500 mA.Les installations surchargeant a elles seules la prise de terre (avant un ic supérieur A 500mA) lui sont donc aussitot déconnectées de façon permanente grace å l'automaintien assuré par D6(18). Ceci entraîne une diminution du courant total évacué dans la terre. Si cela ne suffit pas pour rendre a la prise de terre sa fonction protectrice, les autres installations lui seront au fur et À mesure; tant que cet état de surcharge demeure déconnectées pour des courants ic de plus en plus faibles.En effet; l'état bas en sortie de A1 débloque le transistor P.N.P (T1). et celui-ci. a travers D5 et R7, apporte le complément de charge manquant À C2 pour qu'il soit à une tension supérieure à V02-. Ce complément étant d'autant plus grand que V02, et donc ic, est faible; on obtient bien une temPorisations plus longue pour les installations présentant de faibles mises a la masse. Par contre, dès que l'on retrouve Vc < Ts(20) chez les installations restantes.

C2 n'est plus chargé par TI, mais au contraire se décharge dans les entrées de A2, A3 et A4, jusqu' astre a nouveau 8 une tension proportionnelle å ic. Ces installations restent donc sous tension tout en étant protégées.

Si la prise châssis est relise au neutre (position 2 de B/B').

le potentiel de la prise châssis est egal a celui du neutre. La disjonction interviendra donc un court instant (il n'-v a plus; ici; d'automaintien) chaque tOi S OE le potentiel du neutre sera superieur à la tension de sécurité. En effet, la partie R' du commutateur relie directement le disjoncteur D à l'émetteur de Ti. Cette position pourra être utilisée lorsque par exemple, l'usager devra s'absenter : la rareté et la brièveté des mises hors tension n'empêchant pas un réfrigérateur ou un congélateur, entre autres; de fonctionner normalement.Elle permettra également de retrouver l'usage de son installation et de localiser les appareils défectueux lorsque la prise de terre est surchargée.

L'information sur C2 (V=2) sera amplifiée par A desservant un voyant < a L.E.D par exemple. L'usager sera donc averti de la présence et de l'importance des mises å la masse de l'installation. Ce simple témoin suffira généralement pour permettre la localisation des secteurs ou appareils défectueux.

Dans le cas ou le courant ic est généré par un grand nombre de failles mises g la masse en parrallèles. on pourra connecter en
CTRL, un voltmétre, ou un contrôleur universal, afin d'obtenir une indication plus fine Selon une variante la localisation des mises à la masse est rendue possible par un système émettant un son d'une hauteur proportionnelle à ic. Lorsque l'usager déconnecte un secteur ou un appareil défectueux, le signal sonore va d'autant plus vers les graves que la mise à la masse est importante (un ton pour nOmA par exemple). Ce système peut simplement être réalisé en ajoutant par exemple, un circuit intégré transformateur tension/fréquence, attaqué par la sortie de A monté en générateur de fonction exponentielle; et ayant sa sortie reliée à un petit haut-parleur.

Les éléments D3 et R5(21) permettent de protéger le contact d du relais D. La valeur de la résistance R5 est telle que la tension V02-. pour Vc inférieur à Ts, est égale à V02 correspondant à un ic proche du ma::imum admissible par le contact d. Ainsi l'ampli A4 commute et active le relais (D) de façon permanente, des aue le courant ic est trop important.

Pour remettre sous tension une installation ayant disjoncté l'usager devra appuyer sur le double bouton poussoir b.p(22) coupant l'alimentation (en +') de A4 et de T1. Si, des que b.p est relacrie la disjonction a a nouveau lieu. on peut renouveler la manoeuvre après avoir inversé la position du commutateur B/B'.

Si des lors on n'obtient pas de meilleurs résultats, cela signifie que les mises À la masse sont trop importantes. L'usager devra alors localiser celles-ci en maintenant b.p enfoncé. On peut noter que cette position de b.p limite le courant ic par l'insertion de RlO. Le contact d est alors protégé et l'on peut rechercher les appareils défectuew";. puisque le système de localisation (A=, C2; A3) fonctionne normalement (l'alimentation de Ti étant coupées(23)
Un dispositif réalisé à partir de cette figure, ne nécessite pas beaucoup de composants; et tous sont disponibles sur le marché actuei.Son prix de revient ne devrait donc pas être excessif, en comparaison des services rendus, et sa fabrication en série peut être rapidement entreprise.

La figure 3 présente essentiellement, le synoptique d'un circuit electronicue (CE), plus particulièrement adapté a une réalisation en un circuit intégré spécialement conçu a cet effet.

Ce circuit pourra piloter plusieurs types de dispositifs, utilisant ou non une prise de terre. Le dispositif ici présenté comprend toutes les possibilités caractéristiques de l'invention.

Ce circuit électronique comporte' =
- les étages 1 et 2. détectant le potentiel Vc sur la prise châssis (relié en C), et la tension(25) (Vcn) entre la prise châssis et le neutre relié au pôle N.

- l'étage 3, comparant le potentiel Vc sur le pâle C à Ts, la tension de sécurité (Vc > Ts # c=1)
- l'étage 4. obtenant le potentiel du neutre(26) en effectuant la différence (Vcn-Vc > et comparant ce résultat d Ts (Vn > Ts < = > nI)
- un calculateur (étage 5 activé par l'état CAL=1) déterminant s'i-l y a ou non un risque d'électrocution en dehors de toute protection (si oui, h=I ; voir annexe p15)
- l'étage 6 délivrant une tension continue (27) proportionnelle à l'intensité du courant ic circulant dans la prise châssis
- l'étage 7 active par TEMP=1 et axant sa sprti=#t e 1 état haut d'autant plus vite Que le courant ic. Provenant du pôle Cq est grana ; ceci afin de permettre le délestage. lorsque la prise de terre éventuellement commune'2'' est surcharges. des installations présentant de fortes mises à la masse.

- l'étage s dont la sortie (im) passe à l'état i 5i le courant ic évacué par le neutre ou par la prise de terre, est supérieur au maximum admissible par les étages 12 ou l.

- l'étage 9 permettant à l'usager de localiser seul les mises à la masse, grâce à une information sonore pour les variations de ic
- l'étage 10 rendant l'information sortant de (6) utilisable par un système de visualisation (Vi)
- un circuit logique (11)
En plus de C.E, on retrouve sur cette figure, certains éléments déja présents dans la figure 2, comme les pales REF, C, N et T, un moyen (15) de générer un signal variable en fonction du courant ic(29), un disjoncteur (D), , et un système de visualisation ( de l'importance des mises à la masse (une ou plusieurs L. E.D,- afficheurs 7 segments. cadran à aiguille, ou simplement une sortie pour un contrôleur universel). Dans cette version complète, le dispositif comporte en outre, les étages 12 et 13 (relais ou optocoupleurs et triacs commandés par les sorties CT et CN de C.E) permettant la connexion de la prise châssis avec la prise de terre ou avec le neutre, et l'étage 14 (commande par la sortie CNzn de C.E) reliant un bref instant la prise châssis ou neutre par l'intermédiaire d'une impédance (Zh), ceci, afin de permettre à un calculateur interne à C.E (étage 5) de déterminer s'il y a ou non risaue d'électrocution en dehors de toute protection (voir annexe p15).On a prévu également une alarme (Al) permettant d'une part de faciliter la localisation des appareils ou secteurs défectueux. et d'autre part, de signaler la présence d'un potentiel dangereux sur la prise châssis. Cette dernière fonction peut permettre dans certains cas (notamment lorsque l'installation est de plus protégée, de façon non préventive, par un disjoncteur différentiel haute sensibilité) de supprimer le disjoncteur D ou d'interdire son action(30)
Pour piloter ce dispositif. l'étage il peut par exemple, décrire les fonctions suivantes::
- AI = c*(cal) + h)
-CN=n*(c+cn)*1m
- CAL = n*c -CT=n*(h+ct)*#t
-TEMP=c*ct - D = im + n*(#t t +d)
- L'alarme est donc activée, en dehors de son usage pour faciliter la localisation, par l'état cri. sauf si les mises masse ne présentent aucun danger (cal=1 et h-O)
- Le neutre est ici prioritairement utilisé pour évacuer les courants -de masse, dés que le potentiel en C est supérieur À la tension de sécurité (c=1).La connexion châssis/neutre une fois établie (CN=1). n'est interrompue que si le potentiel du neutre est superieur à la tension de sécurité (n=1), ou si le courant ic est trop important (im=l)
- On a choisi dactiver le calculateur (CAL=1), lorsque le neutre est inutilisable pour assurer la protection (n=1), et avant d'utiliser la prise de terre ; un grand nombre de petits défauts non dangereux séparament pouvant surcharger czile-ci. ou tout au moins y contribuer, lorsqu'elle est utilise en commun par plusieurs installations.

- La connexion châssis/terre (CT-I), si la prise de terre existe. n'a donc lieu dans cet exemple, qu'en dernier recours (h=1) et uniquement pendant les rares et courts instants où le neutre est a un potentiel dangereux.

- Comme sur la figure 2, cette connexion peut aussi être interrompue (ici, par l'étage 7 > si la prise de terre, éventuellement commune a plusieurs installations(31), est surchargée. On a dans ce cas la simultanéité des états c=1 et
CT=1, et le temporisateur (TEMP) est active; s'il le reste jusqu'à ce que sa sortie (/t) passe à l'état 1 (instant d'autant plus long que ic est faible), on obtiendra CT-O et D=1.

- La disjonction ainsi obtenue (D=1), ne durera qu'un bref moment, puisque dès que le potentiel du neutre redeviendra à une valeur normale (n=0), D ne sera plus activé. Par contre, si le courant ic évacue est trop important pour le contact établi par l'étage 12 ou 13, l'état im=1 ordonnera la disjonction permanente, et l'usager devra impérativement localiser les appareils ou secteurs défectueux pour retrouver les services de son installation(32).

Cette localisation sera réalisée, comme figure- 2 en visualisant l'intensité du courant ic évacué (io et Vi), ou, si le dispositif est équipé d'une alarme, grâce à l'étage 9 générant un signal variable en frequence selon l'importance du courant ic.

Un interrupteur (I9) ne met en service ce système de localisation que lorsque l'usager le désire. Selon une variante; l'étage 9 inactivera l'alarme que pour les variations significatives de ic, et ce, pendant un instant proportionnel à cette variation.

L'interrupteur 19 et la sortie de C.E correspondante ne seront alors plus nécessaire; et l'alarme rappelera à l'usager la présence et l'importance d'un défaut sur un secteur ou un appareil chaque fois qu'il sera mis en, ou hors; service.

On peut prévoir un réglage (r) du seuil de déclenchement de l'étage 8. Ce seuil peut etre pré-réglé en fonction de 12étage 13 le plus couramment utilisé ; si l'on veut employer un étage capable d'évacuer un plus fort courant ic, on pourra par exemple, relier le point "x" à la tension d'alimentation, et si au contraire. on veut diminuer la valeur du seuil, le point "x" sera mis à la masses
On peut aussi prévoir un étage (11') permettant de modifier les fonctions remplies par le circuit logique lorsque le C.E est utilisé dans une aversion simplifiée du dispositif... Par exemple.

pour les installations non équipées de prise de terre protection possible sans disjonctions intempestives grâce aura: étages 14 et 5). l'étage 12. assurant la connexion C/T, pourra être supprimé.

Si par contre, la prise de terre existe. c' est l'étage 14 qui ne sera pas indispensable. Le dispositif pourra de plus dans ce cas, ne comporter qu'un seul relais à la place des étages 12 et 13, pour assurer les courts-circuits C/T ou C/N. La prise châssis sera reliée À la prise de terre lorsque le relais n'est pas sollicit par le C.E. et au neutre dans le cas contraire. Ce relais pourra mme être remplacé par un commutateur, afin de minimiser le prix de revient, et le dispositif fonctionnera alors comme celui présenté figure 2 (34)...Afin de permettre a l'étage 11' de modifier le fonctionnement du circuit Iogique (11), les sorties assurant la commande. sur la figure 3;- des étages 12, 13, ou 14, et non utilisées dans une version simplifiée, seront portées À un potentiel caractéristique ("+" par exemple).

Le ditfe-rentiel pouvant ne pas remplir son raie; surtout pour les habitations en copropriété oum plus généralement, en milieu urbain. chaque installation devrait au minimum comporter un dispositif de protection selon la fiqure 1. Si l'on veut de plus réduire les cas de disJonction et pouvoir localiser facilement un secteur ou un appareil défectuew:, on choisira un dispositif selon les figures 2 ou 3 La présente invention devant toucher un vaste marché, le coût de lancement pour la fabrication dun circuit intégré spécial (remplissant par exemple les fonctions de
C.E, FIG 3) devrait Entre rapidement amorti.Ce circuit intégré permettrait de plus de réaliser un dispositif capable de fonctionner sans prise de terre tout en ayant un très faible encombrement. Le dispositif pourra alors se loger au niveau d'une prise murale pour protéger un, ou un petit nombre d'appareils lorsque linstallation ne dispose pas de prise châssis collective. Dans les lieux de travail, il pourra également être intéressant de monter un dispositif par appareil ou par secteur, afin déviter la mise en parallèle des défauts, et de réduire les cas de di sjonctî on au seuls appareils présentant une mise a la masse conséquente.

Dans le but de minimiser encore le prix de revient, le dispositif de la présente invention pourra se loger dans le même boiter qu'un dispositif de protection non préventive à différentiel haute sensibilité. Le disjoncteur et 1 alimentation pourront alors être communs aux deux types de protections. Dans un proche avenir, on peut raisonnablement penser que cet ensemble équipera chaque installation particulière, en remplacement du disjoncteur différentiel 500 mA qui, rappelons le, peut ne pas remplir son role.

NOTES et VARIANTES 1) P1. On a en effet: 500 mA=25 Volts/50 Ohms 2) P2. Pour plus de sécurité, la déconnexion châssis/terre pourra
aussi titre ordonnée.

3) Pi. Ou de différentes prises de terre réalisées dans un proche
voisinage.

4) P2. Dans la mesure où l'ensemble des mises å la masse en
parallèle n'entraine pas un courant supérieur au maximum
admissible par l'organe assurant la connexion châssis/neutre 5) P2. Il suffit par exemple, d'un brin de fil de phase
effleurant la masse, pour que le potentiel "à vide" sur 1E
châssis soit au maximum. Toutefois, l'impédance de ce contact
étant très élevée, la tension chutera en dessous du seuil
critique des qu'un individu touchera le châssis, 6) P3. Voir note 3) 7) P3. Ou, à la place de ces deux résistances, un potentiometre.

S) p. Voir note 2) 9) p. Si l'on régie le seuil de déclenchement quelques volts en
dessous de la tension de sécurité et avec un courant de
détection de l'ordre du A, la résistance de la mise a la
terre de référence peut atteindre les îoa Ohms.

10 > P3. Avec un amplificateur de Norton (LM 3900 par exemple) R4
peut être supprimée, celui-ci n'ayant pas de tension limits
sur ses entrées. R limitera alors le courant d'entrée de Al.

11) P3 On peut aussi choisir un redressement double alternance.

12) P4. Si la valeur de C1 (ou de R4) est plus faible, le signal
sortant de A1 ne sera continu que pour les tensions Vc
élevées. Dans ces conditions, le son émis par l'alarme sera
plus fort pour les risques importants. Selon une autre
variante, on peut remplacer l'effet d'histérésis par un
automaintien.

13) P4. On peut aussi utiliser un A.O présent dans le meme C.I
que AI, pour activer l'alarme ou le disjoncteur dès que la
tension d'alimentation descend en dessous d'un seuil.

14) P4. Ou un système équivalent (triacs par exemple). Lorsque
l'installation est de plus protégée par un dispositif de
protection non préventive, le disjoncteur peut être remplacé
par un système d'alarme.

15) P4. Voir note 3).

16) P4. Voir notes 7) et 9) en ce qui concerne R1, R2 et R4.

17) On On peut choisir une doide au germanium ayant un plus
faible seuil que celles qu silicium.

18) P5. La diode D6 maintenant l'état haut en sortie de A4, est
nécessaire lorsque le dispositif active un disjoncteur en cas
de danger. En effets des la mise ors tensions ic et Vc étant
nuls, C se déchargerait.

19) P5. Dans la mesure ou la tension Va sur l'émetteur de TI,
quand celui-ci est débloqué, est grande devant V0#, on a
f t=(R7*C2/Va)*(V0#-V0=). Si la prise de terre commune est
surchargée par un grand nombre d'installations présentant
chacune de faibles mises À la masse, un potentiel élevé peut
exister sur les châssis pour un instant proche de
(R7*C2/Va*V0#), le V=2 pour une installation pouvant Stre
pratiquement nul.On devra donc choisir les valeurs des
paramètres R7, C2, a et V0# de telle sorte que ce temps soit
compatible avec les critères de sécurité (de l'ordre de une À
deu secondes en basse tension). Notons qu'avec un comparateur selon la première variante de la note 12), q le délestage sera
plus rapide pour les tensions Vc élevées.

20) P5. Entre l'instant où A4 commute et celui où la déconnexion
a effectivement lieu; s'écoule un temps (f tF) dépendant du
temps de Commutation de l'organe de connexion C/T. De plus; il
existe aussi un retard (/ t''), pouvant atteindre 3/I00 de
seconde avec un fort histérésis, entre l'instant où l'on a
nouveau Volts et celui ü la sortie de Al repasse à l'état
haut.Le temps de temporisation maximal étant limité (voir
note précédente), les installations sont donc déconnectées du
pole T par groupe évacuant un courant ic égal à / ic prés
(/ ic = f(/ +7+/ t''))..

21) P6. La résistance R5 peut autre variable pour s'adapter à
différents organes D. Si le maximum pour d est de SOOmA, D3 et
R5 pourront être supprimées.

22) P7. Selon une variante, Ie commutateur B/B' sera a trois
positions, dont une instable pour remplacer le poussoir b.p.

En position "marche forcée", la prise châssis sera alors
reliée au neutre par l'intermédiaire d'une résistance.

23) P7. On doit cependant prendre garde à ce que personne ne
touche les châssis des appareils, ceux-ci n'etant plus
protégés.

24) P7. Tous les états logiques sont fixés a titre d'éxemple, et
pourraient être inversés selon les modes de ralisation.

25) P7. Ou le potentiel du neutre, selon le point relie a la
masse de l'alimentation.

26) P7. Ou Vcn=Vc-Vn, dans le cas de la note précedente. La
comparaison Vn > Ts sera alors réalisée après l'étage 2.

27) P7. Du tout au moins, un signal variable en fonction de ic.

28) P8. Voir note 3) 29) P8. Une simple résistance peut suffire, si, comme sur FIG 2,
le point C est relié À la masse de l'alimentation.

30) P. On peut prévoir un étage supplémentaire dans C.E. pour
comparer les tensions Vn et Vh. Si le potentiel sur les
châssis en dehors de toute protection, est supérieur a celui
du neutre3 la prise châssis sera3 DU restera connectée au
neutre et les cas de disjonction par le différentiel haute
sensibilité seront minimes.

1) P9. Voir note 3).

32) P9. Vi, ou un autre voyants pourra etre activé en même temps
que D, afin d'informer l'usager de l'origine de la mise hors
tension de son installation.

33) P10. Comme sur la figure 2, un système permettre la remise
sous tension et la localisation des mises à la masse dans ce
cas.

34) Plo. Dn devra donc prévoir, dans ces deux cas, un contact d
de D sur le chemin de ic
ANNEXE Le calculateur (5) doit obtenir r la valeur ce la tension h persistent sur un chassis lorsqu'un individu lui est en contact.

Pour cela on peut considérer toute mise À la masse comme un générateur de tension d'impédance interne "z". Le potentiel Vc de la prise châssis "à vide" correspond à la force électromotrice (f. e. m) du générateur existant entre la prise chAs-i- et le sol.

Lorsqu'un individu, d'imptdance Zh; touche le chassies d'un appareil non protégé, il est, dans le pire des cas, parcouru par un courant ih=Vc/(z+Zh), soit Vh=Vc*Zh/(z+Zh), Pour remplacer le terme Zh/(z+Zh) par une expression mesurable, il suffit de connecter entre la prise châssis et le neutre, une impédance identique à celle du corps humain. Cette dernière aura en effet À ces bornes une tension Vcn'=Vcn+Zh/(z+Zh) ; Vcn étant la f.e.m du générateur équivalent considéré maintenant entre la prise chassie et le neutre. De cette égalité; on déduit : Zh/(z+Zh)=Vcn'/Vcn, et par suite, Vh=Vc*Vcn'/Vcn.Les tensions Vc et Vcn sont présentes simultanément en sortie des étages I et 2 lorsque la prise châssis n'est reliée à aucun pôle (CN=0, Ct=0, CNzh=0). Dès l'état "cal=1", le calculateur pourra donc effectuer le quotient
Q=Vc/Vcn, et une fois celui-ci mémorisé; activera l'étage 14 (CNzh=1) connectant une impédance (Zh), entre la prise châssis et le neutres et correspondant a celle du corps humain généralement établie d 1000 ohms). Cecf entrinant une variation du potentiel sur la prise châssis, le calculateur multipliera la nouvelle tension Vcn' au quotient mémorisé, et comparera le résultat (Vh) À la tension de sécurité (Ts). Si VhsTs, la sortie. h de l'étages restera a l'état logique bas, et dans le cas contraire, on obtiendra h-l signifiant la présence d'un risque d'électrocution.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1) Dispositif de protection préventive contre les risques d'électrocution dus auK mises à la masse des circuits, caractérise par le fait qu'il comporte un système (1) directement connecte à la prise de terre, ou, plus généralement, à la prise châssis (C) d'un, ou d'un groupe d'appareils, et permetant de détecter l'exiatance d'un potentiel sur cette prise.

2? Dispositif selon la première revend t cation caractérisé par le fait que le potentiel de la prise chassis est en permanence compare a la tension de securite (3 > .

3) Dispositif selon la première revendication caractérise par le fait qu'il comporte en outre, un système (15, 6) controlant l'intensité du courant évacue

4) Dispositif selon les trois premieres revendications carac prise par le fait qu'en cas de surcharge de la prise de terre, lorsqu'elle existe et est utilisée en commun ou réalisée à proximité d'autres mises à la terre, un système (7) ordonne la déconnexion châssis/terre (12) plus rapidement pour les instal lations protégées présentant les plus fort-2s mises à la masse.

5) Dispositif selon la revendication 3) caractérisé par le fait qu'il comporte un système informant l'usager, de faon visuelle (10 et Vi) ou sonore (9 et Al , de la présence et de l'importance des mises à le masse, et permettant ainsi leur localisation

r) Dispositif selon les deux premières revendications caractérisé par ie fait qu'il peut utiliser (13) le fil du neutre (N) pour évacuer les courants de masse.

7) Dispositif selon les revendications 1 > , 2) et oi caracté- rise par le fait qu'il comporte un systeme (2, 5; Zh, 14 > permettant de déterminer si, en dehors de toutes protections, les mises à la masse présentent ou non, un reel danger pour le corps humain.

8) Dispositif selon une quelconque re-endication précédente, caractérisé par le fait qu'en cas de risque d'électrocution, la déconnexion de la prise chassis avec tout autre pôle et/ou la disjonction, et/ou la mise en service d'une alarme, sont ordonnées

figure pour les revendications: FIG 3