FR2801981A1 - Systeme et procede de simulation de panne par mise a la masse en presence d'un arc - Google Patents

Abstract

L'invention concerne la protection contre les pannes par formation d'arc.Elle se rapporte à un système de création d'une panne simulée par mise à la masse lorsqu'un arc est présent dans un circuit électrique, qui comprend un capteur (16) qui contrôle le circuit électrique, un circuit (30) de détection de panne par formation d'arc qui détermine si une panne par formation d'arc est présente dans le circuit électrique à l'aide du capteur (16) et qui produit un signal de déclenchement à la suite de la détermination de la présence d'une panne par formation d'arc dans le circuit électrique, et un circuit simulateur de panne par mise à la masse qui produit une panne simulée par mise à la masse en réponse au signal de déclenchement.Application aux installations électriques.

Description

La présente invention concerne la protection des circuits électriques, et, plus précisément, la détection des pannes électriques du type connu sous le nom de "panne par formation d'arc" dans un circuit électrique et, plus préci sément, elle concerne un interrupteur de circuit en de panne par formation d'arc qui crée une panne apparente par mise<B>à</B> la masse lors de la détection de l'arc, si bien lun interrupteur associé<B>à</B> un circuit de détection de panne par mise<B>à</B> la masse peut être utilisé pour le déclenchement du circuit.

Les installations électriques des applications residen- tielles, commerciales et industrielles comportent habituel lement un tableau de commande destiné<B>à</B> recevoir l'energie électrique<B>d</B> un fournisseur d'électricité. L'énergie est alors acheminée par l'intermédiaire de dispositifs de protection circuit désigné de dérivation qui alimente une ou plusieurs charges. Ces dispositifs de protection contre les surintensités sont habituellement des interrupteurs de circuit, tels que des disjoncteurs et des fusibles, destinés <B>à</B> interrompre la circulation du courant électrique lorsque les limites des conducteurs alimentant les charges sont dépassées.

Les disjoncteurs constituent un type préféré d'inter rupteur de circuit car leur mécanisme de réarmement permet leur réutilisation. Par exemple, les disjoncteurs ouvrent un circuit électriques<B>à</B> la suite d'une condition de déclen chement ou de déconnexion, par exemple d'une surcharge en courant ou d'une panne par mise<B>à</B> la masse. La condition de surcharge de courant apparaÎt lorsque le courant dépasse une valeur nominale continue du disjoncteur pendant un inter valle de temps déterminé par le courant de déclenchement. Une condition de déclenchement<B>à</B> la suite d'une panne par mise<B>à</B> la masse est créée par un déséquilibre des courants circulant entre un conducteur de ligne et un conducteur neutre, pouvant être provoqué par un courant de fuite ou une panne par mise<B>à</B> la masse par formation d'un arc.

Les pannes de création d'arc sont habituellement défi nies comme étant un courant circulant dans un gaz ionisé entre deux extrémités d'un conducteur rompu ou au niveau d'un contact ou d'un connecteur défectueux, entre deux conducteurs alimentant une charge, ou entre un conducteur et la masse. Cependant, telles pannes par formation d'arc peuvent ne pas provoquer le déclenchement d'un disjoncteur classique. Les intensités des courants des pannes par formation d'arc peuvent être réduites, par une impédance de charge ou en dérivation,<B>à</B> une valeur inférieure au réglage de la courbe de déclenchement du disjoncteur. En outre, une panne par formation d'arc qui n'est pas au contact d'un conducteur<B>à</B> la masse ou d'une personne ne provoque pas un déclenchement de l'organe de protection contre les pannes par mise<B>à</B> la masse.

Il existe deux types de pannes par formation d'arc dans les circuits et câblages électriques<B>:</B> les pannes en paral lèle et en série.

La création d'un en parallèle se produit lorsqu'il existe un arc entre deux fils ou entre un fil et la masse et le courant est limité par l'impédance de la source de tension, le fil et l'arc. Lorsque la panne apparaît avec une connexion continue et la tension de l'arc est faible, le disjoncteur normal se déclenche très rapidement avec un faible chauffage du ou une faible détérioration<B>à</B> l'emplacement de l'arc. Cependant, il peut arriver que l'arc fasse éclater les éléments défectueux en créant une plus grande tension d'arc et en réduisant le courant de panne en deçà de la courbe de déclenchement, créant ainsi des "pannes <B>à</B> cliquetis". Les conséquences de la détérioration par un arc parallèle sont habituellement bien supérieures<B>à</B> celles des arcs en série. Le courant moyen peut ne pas suffire pour le déclenchement d'un disjoncteur classique par chauffage de la bande bimétallique le courant de crête peut ne pas atteindre une valeur suffisante pour déclencher le verrou magnétique de déclenchement. Ce phénomène rend raisonnable ment efficace le disjoncteur classique pour la protection contre les arcs en parallèle lorsque le courant de crête est de quelques centaines d'ampères. Malheureusement, le courant de panne peut être limité par un circuit ayant une impédance trop grande pour que le disjoncteur thermomagnetique se déclenche immédiatement. L'arc en parallèle est en général plus dangereux que l'arc en série. L'énergie libérée dans l'arc est bien supérieure, les températures dépassant souvent<B>5 500</B> IC. Ce phénomène provoque la pyrolyse ou la carbonisation de l'isolant, avec création de trajets conducteurs de carbone et projection de métal chaud qui peut rencontrer des matières inflammables.

L'arc en série commence par la corrosion dans les connexions entre les fiches et les prises ou les connexions ayant du jeu en série avec les charges électriques. La chute de tension dans une mauvaise connexion commence quelques centaines de millivolts et provoque un chauffage lent avec oxydation ou pyrolyse des matériaux environnants. La chute de tension augmente jusqu'à quelques volts, moment auquel elle forme une "connexion luminescente" et commence déga ger de la fumée<B>à</B> partir de l'isolant polymère voisin. Un courant d'arc en série est habituellement limité<B>à</B> une valeur modéré par l'impédance de la charge électrique qui est connectée au circuit. La quantité d'énergie d'un arc en série est habituellement très inférieure<B>à</B> celle d'une panne d'arc en parallèle. Comme le courant de crête ne dépasse pas habituellement le courant nominal de la charge, l'arc en serie est beaucoup plus difficile<B>à</B> détecter que l'arc en parallèle. La signature de l'arc en série est une variation inhabituelle du courant normal de la charge. L'arc en série est habituellement tel que le courant de l'arc reste bien en deçà de la courbe de déclenchement du disjoncteur. Des pattes de bornes desserrées, des prises électriques mal mon tées ou connectées de façon erronée, des fils conducteurs brisés dans un fil constituent des sources habituelles de tels arcs. Ces arcs provoquent des chutes de tension et un chauffage du fil, de la fiche ou de la patte de borne, et ce chauffage peut provoquer une défaillance des composants et créer des sources d'inflammation.

Il existe de nombreuses conditions qui peuvent créer panne par formation d'un arc. Par exemple, des câblages, connecteurs, contacts ou isolants corrodée,<B>usés ou</B> vieillis, des connexions desserrées, des câblages détériorés par des cloue ou des agrafes placés dans l'isolant, ou des contraintes électriques provoquées par une surcharge repe- tée, des éclairs, etc. constituent des exemples. Ces pannes peuvent détériorer l'isolant du conducteur et provoquer la mise du conducteur<B>à</B> une température inacceptable.

Des dispositifs classiques de protection contre les surintensités utilisés dans les disjoncteurs sont sensibles <B>à</B> l'effet de chauffage d'un courant dans un fil résistif et peuvent provoquer un "déclenchement thermique" du disjonc teur, mais ils ne sont pas sensibles courant des arcs provoquant des projections. L'invention concerne une meilleure solution qui est l'interruption de l'arc lorsqu'il se produit, avant d'attendre le déclenchement thermique du disjoncteur du circuit. Jusqu'à une période récente, de telles possibilités de détection d'arc n'étaient pas dispo nibles dans les disjoncteurs ou relais. Des interrupteurs de circuit en cas de panne par mise<B>à</B> la masse (GFCI) destinés <B>à</B> la protection des personnes ont été disponibles dans les habitations depuis le début des annees <B>1970.</B> Dans des conditions idéales, de tels interrupteurs GFCI peuvent détecter des arcs entre une phase et la masse avec une intensité aussi faible que<B>6</B> mA, mais ne peuvent pas détecter les arcs en série ou améliorer temps de déclen chement en cas de panne entre une ligne et le neutre.

Les technologies de détection des pannes par formation d'arc constituent une innovation très intéressante pour la protection des circuits aux Etats-Unis d'Amérique. On a constaté que des interrupteurs de circuit en cas de panne par formation d'arc (AFCI) pouvaient être réalisés pour la détection d'un arc en série ou en parallèle, ainsi que des arcs entre la ligne et le neutre par "écoute" des signatures originales créées par les arcs. Un interrupteur de circuit en cas de panne par formation d'arc est un dispositif des tiné<B>à</B> assurer la protection contre les effets des pannes par formation d'arc, par reconnaissance de caractéristiques propres aux arcs et par désexcitation du circuit lors de la détection d'une panne par formation d'arc. Les disjoncteurs classiques ont été historiquement la meilleure protection disponible pour les câblages. Les normes actuelles de réalisation reposent sur des technolo gies qui datent d'une quarantaine d'années. Dans les dis joncteurs, la protection est habituellement assurée de manières. Les courants de court-circuit commandent un verrou magnétique de déclenchement, alors que les courants surcharge commandent soit un verrou<B>à</B> bande bimétallique soit un plongeur magnétique<B>à</B> amortissement hydraulique. "déclenchement instantané" représente l'action de déclenche ment magnétique en cas d'intensité élevée déterminée dans certains des disjoncteurs, mais pas tous. Le temps néces saire avant déclenchement en cas de surcharge est détermine par le temps qu'il faut pour chauffer un élément bimétal lique<B>à</B> la température qui déverrouille le disjoncteur. Plus le courant qui chauffe l'élément bimétallique est élevé et plus le temps qu'il faut pour déclencher le disjoncteur est court. Un disjoncteur de type hydraulique-magnétique contient un noyau magnétique enfermé de manière étanche dans du fluide et qui se déplace vers une position de déclen chement en fonction du carré du courant. Ces dispositifs d'interruption de circuit sont sélectionnés par des bureaux d'études pour la protection du câblage contre la surchauffe ou la fusion. Lors des pannes par formation d'arc, ces courants sont habituellement petits, de courte durée et très inférieurs<B>à</B> la courbe de protection prévue dans ces disjoncteurs.

La création d'un arc dans un circuit alternatif sentant une panne se produit habituellement sporadiquement <B>à</B> chaque demi-cycle de la forme d'onde de tension. L'évé nement complexe de création d'arc provoque un arc pulvérisation qui fait varier le courant pour les diagrammes normaux de charge. Le précurseur de l'arc peut être connexion de résistance élevée qui forme un "contact lumi nescent", puis un arc en série, ou une piste carbonée qui provoque la création d'un arc en parallèle ou entre deux lignes. Dans un disjoncteur d'habitation équipée d'un inter rupteur de circuit en cas de panne par mise<B>à</B> la masse (GFCI), une piste carbonée ou humide peut être détectée de façon précoce lorsque le court-circuit est réalisé avec la masse. Etant donné l'introduction des disjoncteurs AFCI, la protection contre les courts-circuits entre deux lignes, autres que la masse, peut aussi être détectée et peut provoquer une interruption.

Dans un interrupteur en cas de panne par formation d'arc selon l'invention, des dispositifs électroniques supplémentaires contrôlent<B>à</B> la fois la tension de ligne et les "signatures" du courant. Dans un circuit fonctionnant normalement, les fluctuations normales du courant produisent des signatures qui ne peuvent pas être confondues avec un arc. Les courants d'amorçage, les signatures de commutation et les changements de charge (événements normaux ou de "bon arc") peuvent être programmés numériquement dans l'interrupteur AFCI par des formes d'onde de signatures normales. Les écarts ou changements par rapport<B>à</B> ces signatures "normales" sont contrôlés par des circuits électroniques et des algorithmes permettant la détermination de l'apparition d'un arc. Lorsque ces signatures de pannes par formation d'arc sont reconnues, le circuit est interrompu l'alimentation est supprimée. La vitesse de cette détection ainsi que l'amplitude de l'arc peuvent être des paramètres programmables au moment de la fabrication. Les signatures particulières identifiées comme étant des arcs font partie de la technologie de détection de panne par formation d'arc propriété de Square<B>D</B> Company.

Les disjoncteurs AFCI du commerce, approuvés par l'organisme UL, sont disponibles dans le commerce. Ils sont maintenant prévus dans la norme<B>NEC</B> et seront obligatoires dans les circuits des chambres<B>à</B> coucher des habitations en 2002. Comme les charges électriques des installations rési dentielles peuvent beaucoup varier, celles-ci sont réalisées pour permettre une combinaison presque infinie de charges électriques. Cette programmation des interrupteurs AFCI est combinée<B>à</B> des interrupteurs GFCI ainsi qu'à des éléments fonctionnant en cas de surcharge magnétique et thermique. Ils peuvent être réalisés pour s'adapter<B>à</B> la configuration des disjoncteurs résidentiels normaux et fonctionner<B>à</B> leur place En résumé, la chaleur, les arcs ou un allumage élec trique sont souvent provoqués par des connexions desserrées, ou des fils en court-circuit ou interrompus dans le circuit de distribution d'énergie électrique. Dans le cas des câblages, les vibrations, les variations extrêmes de tempé rature et d'humidité, un mauvais entretien et une mauvaise réparation contribuent aux pannes des circuits de câblage Ces pannes provoquent des arcs et peuvent enflammer éléments combustibles. En outre, des pistes carbonées dues <B>à</B> la chaleur dégagée par l'arc peuvent détériorer l'isolant du fil, exposer les conducteurs et provoquer la formation de courts-circuits intermittents entre des fils individuels Ces courts-circuits entre des fils peuvent provoquer détériorations et des défauts de fonctionnement. L'élimina tion ou la réduction de ces risques par la technologie de maîtrise des pannes par formation d'arc, qui doit devenir une priorité dans l'industrie, constitue l'un des aspects de l'invention.

L'invention a de façon générale pour objet un perfec tionnement des interrupteurs en cas de panne par formation d'arc qui détectent de manière fiable les conditions de panne par formation d'un arc qui peuvent être ignorées par les interrupteurs de circuit classiques.

L'invention a plus précisément pour objet un inter rupteur en cas de panne par formation d'un arc qui crée une panne apparente par mise<B>à</B> la masse lors de la détection d'un arc, si bien qu'un interrupteur associé fonctionnant en cas de panne par mise<B>à</B> la masse peut être utilisé pour déclenchement du circuit.

L'invention a aussi pour objet la réalisation<B>dl</B> interrupteur fonctionnant en cas de panne par formation d'arc qui utilise un nombre minimal de composants électro niques très fiables, afin qu'il soit relativement simple avec cependant un fonctionnement très fiable.

Dans un premier aspect,<B>1 '</B>invention concerne un système de création d'une panne simulée par mise<B>à</B> la masse lorsqu'un arc est présent dans un circuit électrique, comprenant un capteur qui contrôle le circuit électrique, un circuit de détection de panne par formation d'arc qui détermine si une panne par formation d'arc est présente dans le circuit électrique<B>à</B> l'aide du capteur et qui produit un signal de déclenchement<B>à</B> la suite de la détermination de la presence d'une panne par formation d'arc dans le circuit électrique, et un circuit simulateur de panne par mise<B>-</B> la masse qui produit une panne simulée par mise<B>à</B> la masse en réponse au signal de déclenchement.

Dans un autre aspect, l'invention concerne un procède de production d'une panne simulée par mise<B>à</B> la masse lorsqu'un arc est présent dans un circuit électrique, comprenant le contrôle du circuit électrique et la déter mination du fait qu'une panne par formation d'arc est presente dans le circuit, la production d'un signal de déclenchement<B>à</B> la suite de la détermination de la présence d'une panne par formation d'arc dans le circuit électrique, et la production d'une panne simulée par mise<B>à</B> la masse en réponse au signal de déclenchement.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris<B>à</B> la lecture de la description va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels<B>:</B> la figure<B>1</B> est un diagramme synoptique d'un exemple d'appareil de détection de panne par formation<B>dl</B> qui peut être utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention<B>;</B> la figure 2 est un schéma d'un circuit, en partie sous forme de diagramme synoptique, représentant un appareil dans un mode de réalisation de l'invention<B>;</B> la figure<B>3</B> est un schéma simplifié représentant une prise<B>à</B> interrupteur de circuit en cas de panne par forma tion d'arc, couplée<B>à</B> un interrupteur de circuit en cas de panne par mise<B>à</B> la masse d'un panneau de distribution, dans une forme de réalisation de l'invention<B>;</B> et les figures 4<B>à 7</B> représentent divers modes de réalisation de circuit simulateur d'une panne par mise<B>à</B> la masse qui peut être utilisé selon l'invention. on se réfère maintenant aux dessins et d'abord a la figure<B>1</B> qui représente, sous forme d'un diagramme synop tique, un nouveau système détecteur de pannes électriques dans un mode de réalisation de l'invention, portant la référence générale<B>10.</B> Dans cet exemple, le circuit de détection de panne est associé<B>à</B> un circuit électrique exemple un circuit alternatif 12<B>à</B> 120 V dont les pannes doivent être contrÔlées et qui alimente une charge Evidemment, l'invention n'est pas limitée<B>à</B> un tel circuit alternatif<B>à</B> 120 V. Un capteur<B>16</B> au moins est associé circuit alternatif 12<B>à</B> 120 V afin qu'il crée un signal représentatif d'un état de présence d'un signal tel que de l'énergie, une tension ou un courant dans le circuit alter natif 12. Dans le mode de réalisation représenté, ce capteur <B>16</B> comporte un capteur de vitesse de variation du courant (di/dt). Un conducteur 14 de ligne du circuit alternati 12 passe dans ce capteur de vitesse de variation (di/dt) qui crée un signal d'entrée de courant représentatif la vitesse de variation du courant qui circule dans le conduc teur 14 ligne.

Le capteur di/dt <B>16</B> peut comprendre un enroulement toroïdal ayant un noyau annulaire qui entoure le conducteur de ligne 14, avec un enroulement toroïdal de détection enroulé hélice sur le noyau. Dans le capteur<B>16,</B> le noyau peut être formé d'un matériau magnétique tel qu'une ferrite, du fer une poudre perméable moulée, si bien le capteur peut répondre<B>à</B> des variations rapides de flux. Un entrefer peut être taillé dans le noyau dans certains cas afin que sa perméabilité soit réduitef et le matériau du noyau est tel qu'il ne se sature pas en présence d'un courant d'intensité relativement élevée, produit par cer tains types d'arcs, si bien que la détection de l'arc encore possible.

Le capteur di/dt <B>16</B> transmet un signal d'entrée<B>à</B> détecteur ou circuit 24 de détection de panne par formation d'arc, tel qu'un circuit détecteur de bruit<B>à</B> large bande et un circuit<B>26</B> détecteur de panne de courant, par exemple un circuit de mesure de courant. Dans le mode de réalisation représenté, tous les composants du détecteur 24 du circuit de panne par formation d'arc, du détecteur<B>26</B> de panne de courant et d'autres composants de circuit décrits dans la suite sont réalisés dans un circuit intégré<B>30</B> spécifique l'application (ASIC). Des signaux convenables de sortie du circuit<B>30</B> parviennent<B>à</B> un microcontrâleur 40 qui, d'après l'analyse et le traitement ultérieurs des signaux donnés par le circuit<B>30,</B> détermine s'il doit envoyer un signal de déclenchement<B>à</B> une sortie 42.

On se réfère toujours<B>à</B> la figure<B>1</B> pour la description de composants supplémentaires du circuit intégré<B>30.</B> détecteur 24 de bruit<B>à</B> large bande comprend un premier et un second circuit<B>80, 82 à</B> filtre passe-bande qui reçoivent le signal de vitesse de variation de courant du capteur di/dt <B>16.</B> Les bandes passantes de ces circuits<B>80</B> et <B>82</B> sont sélectionnées dans des bandes de fréquences qui sont représentatives du bruit<B>à</B> large bande habituel dans le cas des pannes par formation d'arc. Dans un exemple de réali sation, ces fréquences de bande passante sont sélectionnées comme étant par exemple de<B>35</B> kHz et<B>70</B> kHz respectivement. Chacun circuits<B>80</B> et<B>82</B> de filtre<B>à</B> bande passante transmet un signal filtré, qui comprend les composantes d'un signal d'entrée provenant du capteur di/dt qui sont comprises dans les bandes passantes respectives de fré quence,<B>à</B> des circuits 84 et<B>86</B> formant des détecteurs respectifs<B>à</B> seuil.

Les détecteurs 84 et<B>86 à</B> seuil sont sensibles aux composantes des signaux en fréquence transmis par les filtres passe-bande<B>80</B> et 82 qui dépassent une amplitude prédéterminée de seuil et produisent en sortie une amplitude <B>à</B> la fréquence correspondante, transmise<B>à</B> des circuits<B>88</B> et<B>90</B> de préparation de signaux. Ces circuits<B>88</B> et<B>90</B> donnent un signal de sortie préparé sous une forme qui convient<B>à</B> la transmission au microcontrÔleur 40. Dans l'exemple de réalisation, ces circuits<B>88</B> et<B>90</B> de prépa ration de signaux comprennent des circuits monostables <B>à</B> <B><I>10</I></B> gs destinés<B>à</B> produire un signal sous forme d'une impul sion unité. Les impulsions de sortie créées par les circuits monostables <B>88</B> et<B>90</B> subissent une opération réunion dans un circuit<B>ET 96</B> dont le signal de sortie est transmis<B>à</B> une entrée de "compteur" du microcontrâleur 40, comme indiqué sur la figure<B>1.</B> Dans l'exemple de réalisation un seuil de <B>1</B> V est utilisé par les deux circuits<B>à</B> seuil et<B>86.</B>

On se réfère toujours<B>à</B> la figure<B>1 ;</B> la partie de mesure de courant ou de capteur<B>26</B> de panne de courant du circuit intégré spécifique<B>30</B> reçoit aussi le signal de sortie capteur di/dt <B>16.</B> Un circuit intégrateur<B>100</B> crée un signal représentatif de l'intensité du courant en fonc tion signal de sortie du capteur di/dt <B>16.</B> signal est transmis<B>à</B> une partie supplémentaire de circuit de prépa ration de signaux<B>130</B> qui comporte un circui de valeur absolue comme indiqué sur la figure<B>1</B> et un circuit<B>à</B> gain 104 destiné<B>à</B> produire un signal de sortie sous forme d'un courant préparé sous une forme convenant<B>à</B> la transmission au microcontrôleur 40.

Le circuit 102 de valeur absolue reçoit des signaux allant vers les valeurs négatives et vers les valeurs posi tives, et inverse les signaux allant vers les valeurs néga tives en signaux positifs, tout en transmettant les signaux allant vers les valeurs positives sans changement.

Le signal de sortie du circuit de valeur absolue 102 est transmis au circuit<B>à</B> gain 104 qui, dans un mode de réalisation, comprend un étage<B>à</B> gain pour courant faible et un étage<B>à</B> gain pour courant élevé. En résumé, l'étage<B>à</B> gain pour courant faible applique un gain relativement plus grand courants relativement faibles afin d'accroÎtre la résolution du signal en courant pour les intensités relati vement faibles du courant. D'autre part, l'étage<B>à</B> gain pour courant élevé applique un gain relativement plus faible aux courants relativement plus élevés afin qu'il conserve toute une gamme d'intensités des signaux de courant dans le circuit. Les signaux de sortie des étages respectifs<B>à</B> gain pour courant faible et élevé sont transmis au micro- contrâleur 40.

La tension de ligne est aussi préparée dans un circuit <B>130</B> et transmise au microcontrôleur afin qu'elle subisse une analyse et un traitement supplémentaires. Ce circuit<B>130</B> comprend un diviseur de tension de ligne (non représenté) qui divise la tension de la ligne<B>à</B> une valeur plus faible convient<B>à</B> un traitement supplémentaire, un ampli ficateur différentiel (non représenté) qui reçoit le signal de sortie du diviseur de tension de ligne et change son niveau par rapport<B>à</B> la masse du circuit afin qu'elle soit redressée, et un circuit de valeur absolue. La tension de l'amplificateur différentiel (non représenté) est transmise par le circuit de valeur absolue qui a la configuration et le fonctionnement<B>déjà</B> décrits précédemment pour les circuits précédents de valeur absolue. Le signal sortie du circuit<B>130</B> de préparation de signaux est transmis au microcontrâleur 40.

on se réfère encore<B>à</B> la figure<B>1 ;</B> un circuit<B>à</B> chien de garde 140 reçoit une impulsion d'entrée du microcontrâ- leur 40 pour vérifier si celui-ci est toujours actif. Lorsqu'aucune impulsion n'est présente<B>à</B> la sortie du microcontrÔleur, un signal de déclenchement est transmis au circuit de déclenchement par une sortie 142 du circuit<B>à</B> chien de garde 140. Une porte OU supplémentaire 144 peut recevoir les signaux de sortie 42 et 142 et leur faire subir un traitement<B>OU</B> avant sortie 146 de signal déclen chement.

Un circuit<B>150</B> amplificateur de "poussée pour test" reçoit un signal "d'horlage de test" du microcontrâleur lorsqu'un interrupteur de "poussée pour test" (non repré senté) est manoeuvré et le prépare pour le transmettre<B>à</B> un enroulement de test du capteur di/dt <B>16.</B> Lorsque tout le circuit fonctionne convenablement, le microcontroleur doit recevoir des signaux renvoyés indiquant une panne par formation d'arc. Dans un programme de test, lors de la réception de ces signaux, le microcontrÔleur produit dans la ligne 42 le signal de "déclenchement".

Comme indiqué précédemment, la figure<B>1</B> représente un exemple de réalisation de circuit intégre spécifique<B>à</B> l'application destiné<B>à</B> l'exécution des opérations précitées. La présence de circuit détecteur sous forme d'un circuit intégré est avantageuse car elle permet l'incor poration facile du circuit dans divers environnements. Ceci est<B>dû</B> essentiellement<B>à</B> la petite dimension et<B>à</B> la consom mation d'énergie relativement modeste d'un circuit intégré spécifique<B>à</B> l'application. Ainsi, ce circuit détecteur peut être incorporé non seulement des panneaux de commande ou d'autres appareils de distribution, mais peut aussi être placé dans des charges individuelles. Ceci s'applique aux applications industrielles aussi bien qu'aux applications commerciales et résidentielles. Par exemple, le circuit détecteur sous forme du circuit intégré peut être incorporé <B>à</B> des appareils au machines industrielles et/ou commerciaux de type électrique, ainsi qu' des produits grand public, tels que les ordinateurs, les appareils audiovisuels, les appareils domestiques et analogues.

Dans un mode de réalisation, les formes d'onde de courant et le bruit<B>à</B> large bande sont analysés pour la détermination de la présence arc dans les conducteurs électriques. Un arc d'intensité élevée est identifié par une forme d'onde de courant qui présente une combinaison de changements de l'intensité du courant (di/dt) et d'un bruit <B>à</B> large bande<B>(10 à 100 .</B> Le microcontrÔleur 40 fait progresser plusieurs compteurs qui peuvent être sous forme logicielle, en fonction signaux d'entrée reçus du circuit intégré<B>30.</B>

Le circuit précité de détection de panne par formation d'arc n'est qu'une forme des circuits de détection qui peuvent être utilisés dans le cadre de l'invention. Des circuits de détection de panne par formation d'arc d'autres types peuvent être utilisés sans sortir du cadre de l'invention. Selon l'invention, il suffit que le schéma de détection de panne par formation d'arc utilisé détecte les arcs dans un ou plusieurs circuits contrâlés et produise un signal utilisable de sortie ou de "déclenchement" lorsqu'une panne par formation d'arc est détectée. Le circuit de détection de panne par formation d'arc peut être placé dans une prise ou un boîtier de prise électrique (voir figure<B>3)</B> ou dans une boîte de jonction au dans tout autre élément ou constituant d'un circuit électrique d'habitation, ainsi que dans dispositif électrique tel qu'un câble prolongateur, un appareil domestique ou analogue, connecté au circuit électrique domestique ou qui peut être connecte<B>à</B> ce circuit.

Bien que la description concerne un système détec tion panne par formation d'arc combiné<B>à</B> un circuit et<B>à</B> un élément de détection de panne par mise<B>à</B> la masse, l'invention concerne aussi l'utilisation d'un mécanisme ou d'un dispositif sépare a interrupteur de circuit en cas de panne mise<B>à</B> la masse. Ainsi, selon l'invention, lorsque le circuit<B>10</B> de détection de panne par formation d'arc produit signal de sortie ou signal de déclenchement (par exemple<B>à</B> la sortie 146) qui indique la présence d'une panne par formation d'arc (ou le déclenchement du circuit<B>à</B> chien de garde 140), une panne simulée ou pseudo-panne par mise<B>à</B> la masse est créée et est alors détectée par l'interrupteur du circuit en cas de panne par mise<B>à</B> la masse (GFCI). Cet interrupteur peut se trouver dans la même prise ou dans un autre dispositif, par exemple le circuit<B>10</B> de détection de panne par formation d'arc ou une prise protégée contre les pannes par mise<B>à</B> la masse qui se trouve en "amont (c'est- à-dire du côté de la ligne) par rapport<B>à</B> l'emplacement des circuits de détection de panne par formation<B>dl</B> selon l'invention, ou au niveau d'un interrupteur de panne par mise<B>à</B> la masse qui fait partie d'un disjoncteur placé sur un panneau de distribution ou un boîtier disjoncteur est en amont des circuits de détection de panne par formation <B>dl</B> comme représenté par exemple sur la figure<B>3.</B>

Dans le cas où les circuits de détection de panne par formation d'arc et de panne par mise<B>à</B> la masse simulée selon l'invention se trouvent dans une prise électrique, un dispositif de sortie ou autre dispositif électrique ou une boite de jonction ou une boîte<B>à</B> prises d'un réseau électrique, l'invention réduit au minimum l'espace occupé l'appareil de détection de panne par formation d'arc. Par exemple, l'invention ne nécessite pas de contact ni de dispositif électrique -mécanique supplémentaire pour<B>1 1</B> ouver ture et la fermeture de contacts ou de mécanismes de test ou de réarmement, de remise<B>à</B> zéro ou analogue placés dans la même prise le même connecteur, etc. que le circuit de détection panne par formation d'arc. Au contraire mécanismes existants de déclenchement, de réarmement de test<B>dl</B> prise<B>à</B> interrupteur existant de détection de panne par mise<B>à</B> la masse ou d'un disjoncteur<B>à</B> détection de panne par mise<B>à</B> la masse peuvent être utilisés en coopération avec l'invention pour le déclenchement le réarmement du circuit lors de la détection d'une panne formation d'arc. Des éléments ayant de tels interrupteurs GFCI peuvent être placés dans la même prise et dans ce les éléments de détection de panne par formation d'arc sont placés dans une prise ou une prise séparée ou dans panneau de distribution comme indiqué précédemment.

<B>A</B> cet égard, on peut se référer aux figures 2<B>à 7</B> qui illustrent d'autres aspects de l'invention. Sur la figure 2, un circuit 12, qui comprend des conducteurs 14,<B>18</B> de ligne (L) et neutre<B>(N)</B> et ayant un transformateur de courant ou enroulement de détection de panne par mise<B>à</B> la masse 210, est représenté avec un transformateur de courant ou enrou lement capteur de détection de panne par formation d'arc<B>16</B> et son circuit associé 220 d'interrupteur de circuit en cas de panne formation d'arc et qui comprend le circuit<B>10</B> de détection de panne par formation d'arc décrit précé demment tout autre circuit convenable capable de produire un signal de sortie de déclenchement<B>à</B> une sortie 222<B>à</B> la suite de la détection d'une panne par formation d'arc. Le signal de la sortie 222 de déclenchement transmet un signal d'entrée<B>à</B> un circuit 224 simulateur de panne par mise<B>-</B> la masse qui peut avoir l'une quelconque de nombreuses formes et qui donne un signal de panne par mise<B>à</B> la masse qui est détecté par le transformateur de courant de panne mise <B>à</B> la masse 210 qui peut se trouver dans la même prise ou dans une prise séparée<B>à</B> interrupteur GFCI ou dans joncteur <B>à</B> interrupteur GFCI au niveau du panneau de distribution ou d'un boîtier de disjoncteur comme décrit précédemment.

on se réfère en résumé<B>à</B> la figure<B>3 ;</B> elle represente un mode de réalisation de l'invention dans lequel une prise ou un réceptacle<B>300</B> protégé contre les pannes par formation d'arc est muni d'un circuit interrupteur AFCI 220 d'un circuit simulateur de panne par mise<B>à</B> la masse 224 décrit précédemment en référence<B>à</B> la figure 2. Ces éléments 220, 224 peuvent être montés sur le réceptacle lui-même ou un boîtier électrique qui porte le réceptacle. Des conducteurs respectifs neutre et de ligne 14,<B>18</B> et un conducteur de masse<B>19</B> rejoignent la prise<B>300 à</B> interrupteur AFCI <B>à</B> partir d'un panneau de distribution<B>302</B> qui est<B>à</B> un empla cement distant, suivant les pratiques habituelles de câblage domestique. Au niveau du panneau de distribution<B>302,</B> un interrupteur de circuit en cas de panne par mise<B>à</B> la masse (GFCI) ou un disjoncteur protégé contre les pannes par mise <B>à</B> la masse 304 est incorporé. Comme décrit précédemment en réference <B>à</B> la figure 2, le circuit interrupteur AFCI placé au niveau de la prise<B>300,</B> après détection d'une panne par formation d'arc, produit une panne simulée par mise<B>à</B> la masse dans le circuit 12, cette panne étant détectée par le disjoncteur GFCI 304 placé dans le panneau de distribution <B>302</B> Dans le mode de réalisation de la figure<B>3,</B> le disjonc teur GFCI 304 est associé<B>à</B> un circuit en dérivation compre nant le circuit 12.

Des exemples particuliers de circuit simulateur d'une panne par mise<B>à</B> la masse sont représentés sur les figures 4<B>7.</B> Cependant, l'invention n'est pas limitée<B>à</B> ces exemples. N'importe quel circuit ou autre dispositif qui produit une panne simulée par mise<B>à</B> la masse convenable qui peut être détectée par le transformateur de courant de panne mise<B>à</B> la masse 210 peut être utilisé. Dans les exemples des<B>f</B> igures 4<B>à 7,</B> comme décrit dans la suite, le circuit 224 isole électriquement le circuit de panne par formation d'arc 220 du circuit contrâlé 12 qui comprend les conduc teurs neutre et de ligne 14,<B>18.</B> Des circuits utiles<B>à</B> cet effet sont représentés sur les figures 4<B>à 7</B> et comprennent circuit<B>à</B> commutateur bidirectionnel commandé coupleur optique 224a, un transistor<B>à</B> coupleur optique 224b, un thyristor<B>à</B> coupleur optique 224c et un relais 224d. L'un de circuits ou un circuit équivalent simule panne par mise<B>à</B> la masse entre le conducteur de ligne 14 et le conducteur neutre<B>18</B> du circuit 12, pouvant être détecté par le transformateur de courant de panne par mise la masse 210 placé en amont du capteur<B>16</B> de panne par formation d'arc. Une résistance<B>226</B> peut être sélectionnée afin qu'elle fixe une intensité du courant de panne mise<B>à</B> la masse.

Dans une autre variante, le capteur ou détecteur<B>16</B> de panne par formation d'arc et les circuits 220 et repre- sentés et décrits en référence<B>à</B> la figure 2 peuvent être placés dans une prise protégée contre les pannes par mise<B>à</B> la masse,<B>à</B> l'aide des connexions indiquées par rapport au transformateur du courant de panne par mise<B>à</B> la masse ou un autre élément de détection de panne par mise<B>à</B> la masse, avec utilisation des caractéristiques existantes<B>dl</B> interrup tion de circuit, de réarmement et de test de la prise protégée contre les pannes par mise<B>à</B> la masse afin que la protection contre les pannes par formation d'arc soit obte nue dans une même prise.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux systèmes et procédés qui viennent d'être décrits uniquement<B>à</B> titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (1)

1. <U>REVENDICATIONS</U> <B>1</B> Système de création d'une panne simulée par mise<B>à</B> la masse lorsqu'un arc est présent dans un circuit elec- trique, caractérisé en ce qu'il comprend<B>:</B> capteur<B>(16)</B> qui contrôle le circuit électrique, un circuit<B>(30)</B> de détection de panne par formation d'arc qui détermine si une panne par formation<B>dl</B> est présente dans le circuit électrique<B>à</B> l'aide du capteur<B>(16)</B> et qui produit un signal de déclenchement<B>à</B> la suite de la détermination de la présence d'une panne par formation<B>dl</B> arc dans le circuit électrique, et un circuit simulateur (224) de panne par mise<B>à</B> la masse qui produit une panne simulée par mise<B>à</B> la masse en réponse au signal de déclenchement. 2 Système selon la revendication<B>1,</B> caractérisé en ce que le capteur<B>(16)</B> détecte un courant circulant dans le circuit électrique et crée un signal correspondant de cap teur<B>( ) ,</B> et le circuit<B>(30)</B> de détection de panne par formation d'arc comporte un circuit (24) qui détermine la présence de bruit<B>à</B> large bande dans le signal du capteur <B>(16)</B> et produit un signal correspondant de sortie, et un organe de commande (40) qui traite le signal du capteur<B>(16)</B> et le signal de sortie de manière prédéterminée pour indiquer si une panne par formation d'arc est présente dans le circuit électrique. <B>3</B> Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de commande (40) met en oeuvre plusieurs compteurs et fait progresser des compteurs de manière prede- terminée d'après le signal du capteur<B>(16)</B> et le signal de sortie, et détermine périodiquement si une panne par formation d'arc est présent en fonction d'une partie au moins des états des compteurs. 4 Système selon la revendication<B>3,</B> caractérisé en ce que les compteurs sont de type logiciel. <B>5.</B> Système selon la revendication<B>1,</B> caractérisé en ce que le circuit simulateur (224) d'une panne par mise<B>à</B> la masse a une entrée destinée<B>à</B> recevoir le signal de déclenchement et une sortie destinée<B>à</B> produire un signal de panne simulee par mise<B>à</B> la masse, et le signal sortie est isolé électriquement de l'entrée. <B>6.</B> Système selon la revendication<B>5,</B> caractérisé en ce que le circuit simulateur (224) d'une panne par mise<B>à</B> la masse est relais. <B>7.</B> Système selon la revendication<B>5,</B> caractérisé en ce que le circuit simulateur (224) d'une panne par mise<B>à</B> la masse comprend un isolateur<B>à</B> coupleur optique. <B>8.</B> Système selon la revendication<B>7,</B> caractérisé en ce que l'isolateur<B>à</B> coupleur optique comprend un commutateur bidirectionnel commandé<B>à</B> coupleur optique. <B>9.</B> Système selon la revendication<B>7,</B> caractérisé en ce que l'isolateur<B>à</B> coupleur optique comprend un transistor<B>à</B> coupleur optique. <B>10.</B> Système selon la revendication<B>7,</B> caractérisé en ce que l'isolateur optique comprend un thyristor<B>à</B> coupleur optique. <B>Il.</B> Procédé de production d'une panne simulée par mise <B>à</B> la masse lorsqu'un arc est présent dans un circuit électrique, caractérisé en ce qu'il comprend<B>:</B> le contrôle du circuit électrique et la détermination du fait qu'une panne par formation d'arc est présente dans le circuit, la production d'un signal de déclenchement<B>à</B> la suite de la détermination de la présence d'une panne par formation d'arc dans le circuit électrique, et la production d'une panne simulée par mise<B>à</B> la masse en réponse au signal de déclenchement. 12. Procédé selon la revendication<B>11,</B> caracterisé en ce que les étapes de contrôle et de détermination comprennent la détection d'un courant circulant dans le circuit électrique et la création d'un signal correspondant de capteur<B>(16),</B> la détermination de la présence<B>dl</B> bruit <B>à</B> large bande dans le signal du capteur<B>(16)</B> et la produc tion d'un signal correspondant de sortie, et le traitement du signal de capteur<B>(16)</B> et du signal de sortie de manière prédéterminée afin que la présence d'une panne par formation d'arc dans le circuit électrique soit déterminée. <B>13</B> Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que traitement comprend la progression de plusieurs compteurs de manière prédéterminée d'après le signal capteur<B>(16)</B> et le signal de sortie, et la détermination périodique de la présence d'une panne par formation<B>dl</B> d'après une partie au moins de l'état des compteurs. 14. Procédé selon la revendication<B>13,</B> caractérisé ce qu'il comprend en outre la réalisation des compteurs sous forme logicielle. <B>15</B> Procédé selon la revendication<B>11,</B> caractérisé en ce que production d'une panne simulée par mise<B>à</B> la masse comprend l'isolement électrique de la panne simulée par mise <B>à</B> la masse du signal de déclenchement.