FR2865036A1 - Detecteur de tension unipolaire, notamment pour ligne electrique aerienne. - Google Patents

Abstract

Le détecteur de tension unipolaire selon l'invention comprend une électrode de contact (31), une cage de Faraday (33), un circuit de détection (35) et un contrepoids (37), la cage de Faraday abritant au moins le circuit de détection (35), et est caractérisé en ce que le circuit de détection comprend un convertisseur de courant-tension ayant une première borne de courant (350) reliée à la cage de Faraday et une seconde borne de courant (351) reliée au contrepoids. Il est ainsi possible de supprimer une résistance de charge qui est généralement prévue dans les détecteurs de tension unipolaires de la technique antérieure, placant ainsi la cage de Faraday et le contrepoids à un même potentiel. Il en découle une immunisation du détecteur contre des pollutions éventuelles s'immiscant entre la cage de Faraday et le contrepoids. La fiabilité et la stabilité de la détection sont ainsi améliorées.

Description

La présente invention concerne d'une manière générale le contrôle de la

présence ou non d'une tension sur une ligne électrique quelconque.

Plus particulièrement, mais non exclusivement, l'invention concerne le contrôle de la présence ou non d'une tension sur les lignes électriques aériennes haute tension, qu'il s'agisse de lignes de distribution de courant ou de lignes de transport d'énergie.

Préalablement à l'exécution de travaux sur une ligne électrique, un tel détecteur de tension unipolaire est utilisé par un opérateur afin de s'assurer que la ligne est bien hors tension.

II est connu dans l'état de la technique un détecteur de tension unipolaire de type usuel comportant une électrode de contact, une masse métallique appelée contrepoids, une résistance de charge, un circuit de détection, un élément de signalisation et une cage de Faraday dans laquelle sont abrités la résistance de charge et le circuit de détection. L'électrode de contact est reliée directement à une première borne de la résistance de charge dont une seconde borne est reliée au contrepoids. Le circuit de détection est connecté aux bornes de la résistance de charge et pilote l'élément de signalisation. L'électrode de contact et le contrepoids sont à l'extérieur de la cage de Faraday. Le contrepoids est formé par une plaque de surface non négligeable qui s'étend transversalement par rapport à l'axe de la cage de Faraday.

Pour effectuer le contrôle de la ligne électrique, le détecteur est monté à l'extrémité d'une perche. L'opérateur en tenant la perche à bout de bras vient au contact de la ligne électrique à contrôler à travers l'électrode de contact située au sommet du détecteur.

II se forme alors entre le contrepoids et la terre, une capacité parasite qui autorise la circulation d'un courant à travers la résistance de charge du détecteur.

Le circuit de détection compare la tension produite aux bornes de la résistance de charge à une tension de référence, et le circuit de détection pilote l'élément de signalisation en fonction du résultat de la comparaison.

Par exemple, l'élément de signalisation comprend deux voyants lumineux, l'un rouge, qui est allumé dans le cas de la présence d'une tension, et l'autre, vert, qui est allumé après une action de test et qui reste allumé en l'absence d'une tension.

Une difficulté dans la conception d'un détecteur de tension unipolaire réside dans le fait qu'il faut occulter la présence éventuelle d'une tension induite sur la ligne électrique contrôlée.

Cette tension induite, due à la présence de lignes électriques environnantes, peut en pratique atteindre 10 à 15% de la tension inductrice. La sensibilité du détecteur demande donc à être ajustée et il en résulte corrélativement une limitation de la plage de tension dans laquelle une détection fiable est possible.

Or il est souhaitable, notamment pour limiter le nombre de détecteurs de tension de caractéristiques différentes nécessaire, que cette plage de tension soit la plus large possible, le détecteur demeurant bien entendu capable de satisfaire aux dispositions normatives en vigueur.

En pratique, trois tests de laboratoire sont définis par la norme internationale CEI-1243-1 et sont supposés représentatifs des différents cas critiques auxquels doit répondre un détecteur de tension unipolaire. Brièvement, ces tests sont les suivants: 1) l'élément de signalisation doit être excité et indiquer une présence de tension si la tension à détecter est supérieure à une fraction, inférieure à la moitié, de la tension nominale en service 2) l'élément de signalisation ne doit pas être excité si la tension à détecter est égale à une fraction réduite, comprise entre un dixième et deux dixièmes, de la tension nominale en service; et 3) l'élément de signalisation ne doit pas être excité pour un fonctionnement inverse du détecteur de tension, c'est-à-dire pour un champ perturbateur en opposition de phase, si la tension à contrôler est égale à une fraction donnée, supérieure à la moitié, de la tension nominale en service.

Dans son brevet français FR-2723486, la demanderesse a proposé un détecteur de tension unipolaire perfectionné permettant de satisfaire aux contraintes de conception et dispositions normatives indiquées plus haut.

Le détecteur selon FR-2723486, désigné par le repère 11 ci-dessous, est montré sous la forme d'un schéma simplifié à la Fig.1.

Le détecteur de tension de la technique antérieure 11 est destiné à venir au contact d'une ligne électrique 10 par une électrode de contact 12, en étant manipulé en bout d'une perche non représentée. La circulation d'un courant autorisant la détection intervient à travers une capacité 26 entre un contrepoids 15 du détecteur 11 et la terre 13.

Le détecteur 11 comporte, globalement, à l'abri d'une cage de Faraday 14, entre l'électrode de contact 12, qui est extérieure à cette cage de Faraday 14 tout en étant en liaison galvanique avec celle-ci, et un contrepoids 15, qui est également extérieur à cette cage de Faraday 14, mais sans liaison électrique avec celle-ci, une résistance de charge 16 aux bornes de laquelle est établi un circuit de détection 17 pilotant un élément de signalisation 18.

Dans ce détecteur 11, une distance L séparant le contrepoids 15 de l'électrode de contact 12, d'une part, et une surface utile S du contrepoids 15, c'est-à-dire sa surface à l'air, d'autre part, satisfont conjointement aux deux inégalités suivantes: L > 200 mm mm2 < S < 500 mm2 La cage de Faraday 14 se présente sous la forme d'une boite cylindrique, fermée par une paroi transversale à l'une et l'autre de ses extrémités.

L'électrode de contact 12 est implantée au centre de sa paroi transversale sommitale 19 et est en liaison galvanique directe avec une première borne de la résistance de charge 16.

Le contrepoids 15 s'étend du côté opposé, au-delà de la paroi transversale de base 20 correspondante.

Par exemple, le contrepoids est formé au moyen d'un fil conducteur appartenant à un câble électrique blindé 22 dont le blindage appartient à la cage de Faraday 14 en formant un prolongement tubulaire de celle-ci. Comme montré à la Fig.1, le blindage est toutefois écourté et la portion apparente du fil conducteur constitue le contrepoids 15.

Le contrepoids 15 a typiquement une longueur I qui est d'environ 30 mm.

Compte tenu des dimensions L = 200 mm et I = 30 mm, le détecteur 11 donne lieu à des formes de réalisation dont la longueur est supérieure à 230 mm. En pratique, les détecteurs commercialisés dans la plage de tension de 10 kV à 30 kV ont une longueur totale de l'ordre de 390 mm et une masse de 0,800 kg environ.

Bien que le détecteur de la demanderesse brièvement décrit ci- dessus apporte une solution technique satisfaisante aux difficultés exposées plus haut, il est toutefois souhaitable de proposer des améliorations afin de répondre encore mieux aux dispositions normatives et aux attentes des utilisateurs.

Une amélioration souhaitable de la technique antérieure concerne la robustesse de la détection relativement aux conditions de terrain.

En effet, les détecteurs de tension unipolaires sont souvent utilisés dans des conditions de terrain qui peuvent être rudes et, dans les détecteurs de la technique antérieure, la présence de poussières et moisissures s'immiscant entre la cage de Faraday et le contrepoids tend à fausser la détection du fait que ces deux éléments sont reliés aux bornes de la résistance de charge entre lesquelles est prélevée la tension de mesure.

Une plus grande insensibilité aux pollutions telles que les poussières, les moisissures et les gouttelettes d'eau et autoriserait une plus grande garantie quant à la fiabilité et la stabilité de la détection, ainsi que des opérations de maintenance et d'étalonnage plus espacées.

La présente invention vise à fournir un détecteur de tension unipolaire amélioré, notamment dans la direction mentionnée ci-dessus.

Le détecteur de tension unipolaire selon l'invention, notamment pour ligne électrique aérienne, comprenant une électrode de contact, une cage de Faraday, un circuit de détection et un contrepoids, la cage de Faraday abritant au moins le circuit de détection, est caractérisé en ce que le circuit de détection comprend un convertisseur de courant-tension ayant une première borne de courant reliée à ladite cage de Faraday et une seconde borne de courant reliée au contrepoids.

II est ainsi possible de supprimer la résistance de charge qui est généralement prévue dans les détecteurs de tension unipolaires de la technique antérieure, placant ainsi la cage de Faraday et le contrepoids à un même potentiel électrique.

Cette caractéristique immunise le détecteur de tension unipolaire selon l'invention, brièvement décrit ci-dessus, contre l'inconvénient mentionné ci-dessus des pollutions s'immiscant entre la cage de Faraday et le contrepoids.

Selon une autre caractéristique, le circuit de détection du détecteur de tension unipolaire selon l'invention comprend également des moyens de filtrage et de compensation en combinaison avec le convertisseur de courant-tension, les moyens de filtrage et de compensation étant calculés pour filtrer et compenser la réponse en fréquence du circuit de détection de telle manière à conserver un seuil de détection invariable dans une plage de fréquence nominale prédéterminée de la tension à détecter et permettre un fonctionnement du détecteur sur cette plage de fréquence nominale prédéterminée. De préférence, lesdits moyens de filtrage et de compensation comprennent au moins une impédance capacitive et au moins un amplificateur opérationnel.

Les moyens de filtrage et de compensation indiqués ci-dessus autorisent la réalisation d'un détecteur de tension unipolaire qui est utilisable sans aucune modification ou réglage dans des réseaux électriques ayant des fréquences différentes, par exemple, 50 Hz et 60 Hz.

Selon encore une autre caractéristique, le détecteur de tension unipolaire selon l'invention comprend également un composant de haute impédance situé entre l'électrode de contact et la cage de Faraday et reliant électriquement l'électrode de contact à la cage de Faraday.

Il est considéré dans la présente demande qu'un composant de haute impédance est un composant ayant une impédance d'au moins 80 MQ à la fréquence de 50 Hz.

Le détecteur de tension unipolaire selon l'invention équipé d'un tel composant de haute fréquence autorise un rapport de l'ordre de 3,6 entre la tension minimale et la tension maximale de la plage de tension de fonctionnement. II est ainsi possible, par exemple, de réaliser un détecteur ayant une plage de tension de fonctionnement de 10 à 36 kV.

Le composant de haute impédance limite l'effet d'un champ perturbateur en opposition de phase et permet au détecteur de satisfaire au test 3) des dispositions normatives. En effet, le courant susceptible de circuler entre le contrepoids et l'électrode de contact en raison des champs perturbateurs est fortement limité par le composant à haute impédance.

De préférence, le composant de haute impédance est un condensateur dont la capacité est comprise par exemple entre 4 pF et 40 pF.

Selon une forme de réalisation préférée du détecteur de tension unipolaire selon l'invention, la cage de Faraday abrite le contrepoids et comprend une partie ouverte autorisant le passage d'un courant de détection entre le contrepoids et la terre et cela de manière unidirectionnelle dans l'espace, le contrepoids étant disposé sensiblement au niveau de la partie ouverte et ayant une surface globalement plane et/ou concave en regard de la partie ouverte.

Cette forme de réalisation autorise une diminution sensible de l'encombrement et du poids du détecteur.

La fatigue de l'opérateur lors des opérations de contrôle s'en trouve ainsi réduite, notamment lorsque la perche est de grande longueur.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront par la suite à la lecture de la description suivante, donnée à titre illustratif et non limitatif, d'une forme de réalisation préférée en liaison aux dessins annexés, dans lesquels: la Fig.1 est un schéma de principe, déjà décrit ci-dessus, d'un détecteur de tension unipolaire selon la technique antérieure la Fig.2 est un schéma de principe d'une forme de réalisation préférée d'un détecteur de tension unipolaire selon l'invention la Fig.3 est une vue de face, avec un arrachement local, d'une réalisation pratique d'un détecteur de tension unipolaire selon l'invention; la Fig.4 est un schéma d'une partie du circuit de détection et signalisation avec convertisseur de courant-tension inclus dans un détecteur de tension unipolaire selon l'invention; et la Fig.5 montre une courbe de gain d'une fonction de transfert du détecteur de tension unipolaire selon l'invention.

En référence au schéma simplifié de la Fig.2, il est maintenant décrit la structure générale et le fonctionnement d'une forme de réalisation préférée 30 d'un détecteur de tension unipolaire selon l'invention.

Comme montré à la Fig.2, le détecteur 30 comprend essentiellement une électrode de contact 31, un composant de haute impédance 32, une cage de Faraday 33, une source de tension continue autonome 34, un circuit de détection et signalisation 35, et un contrepoids 37.

L'électrode de contact 31 est destinée à venir en contact avec la ligne électrique 10 et est reliée électriquement à une première borne 321 du composant de haute impédance 32.

Dans cette forme de réalisation préférée, le composant de haute impédance 32 est un condensateur. Dans d'autres formes de réalisation, le composant de haute impédance 32 pourra prendre la forme d'une résistance ohmique, d'une bobine inductive ou d'une combinaison d'éléments capacitifs, inductifs et/ou résistifs.

Une seconde borne 322 du composant de haute impédance 32 est reliée électriquement à la cage de Faraday 33 et à une première borne de mesure 350 du circuit de détection et signalisation 35.

Une seconde borne de mesure 351 est reliée électriquement au contrepoids 37.

La cage de Faraday 33 abrite notamment le circuit de détection et signalisation 35 et le contrepoids 37. L'électrode de contact 31 et le composant de haute impédance 32 sont eux situés à l'extérieur de la cage de Faraday 33.

La cage de Faraday 33 a globalement une forme de cloche et comporte une paroi formant jupe latérale fermée 330, une paroi transversale sommitale 331 et une partie inférieure ouverte 332. Les parois 330 et 331 sont, bien entendu, électriquement conductrices.

La paroi transversale sommitale 331 est reliée électriquement au composant de haute impédance 32.

La source de tension continue autonome 34 est par exemple une pile électrique de 9 Volts.

Dans cette forme de réalisation, la borne de polarité négative de la source de tension continue 34 est reliée électriquement à la cage de Faraday 33 et à une borne d'alimentation négative à la masse du circuit de détection et signalisation 35. La borne de polarité positive de la source de tension continue 34 est reliée électriquement à une borne d'alimentation positive du circuit de détection et signalisation 35.

Des voyants de signalisation vert 36V et rouge 36R ainsi qu'un indicateur sonore 36B sont de manière connue commandés par le circuit de détection et signalisation 35.

Les voyants 36V et 36R permettent à l'opérateur une lecture des résultats de test et de contrôle. Un interrupteur de test 36 est utilisé par l'opérateur pour vérifier, avant un contrôle de tension, le bon fonctionnement du détecteur 30, tributaire notamment de l'état de la source de tension continue 34.

Dans cette forme de réalisation préférée de l'invention, les bornes de mesure 350 et 351 du circuit de détection et signalisation 35 sont connectées respectivement à des bornes de courant d'un convertisseur courant-tension décrit dans la suite en référence à la Fig.4.

Comme montré à la Fig.2, le contrepoids 37 a globalement une forme plane transversale à l'axe longitudinal du détecteur 30 et comprend une surface globalement plane en regard de la partie inférieure ouverte 332.

Selon une variante de réalisation, la surface du contrepoids 37 en regard de la partie inférieure ouverte 332 est globalement de forme concave.

Le contrepoids 37 est disposé sensiblement au niveau de l'ouverture de la cage de Faraday 33, c'est-à-dire au niveau de la partie inférieure ouverte 332.

Le contrepoids 37 est monté légèrement en retrait à l'intérieur dans la cage de Faraday 33. La paroi latérale 330 présente ainsi un dépassement de longueur D vers le bas par rapport au plan transversal du contrepoids 37.

Le dépassement D a pour fonction essentielle d'empêcher sur le contrepoids 37 des perturbations électriques indésirables. Ces perturbations sont notamment celles induites par les champs électriques de lignes électriques sous tension proches de la ligne électrique 10.

Il est ainsi obtenu une certaine directivité du contrepoids 37 qui constitue l'une des armatures du condensateur parasite 26, l'autre armature du condensateur parasite 26 étant constituée par la terre 13.

La partie inférieure ouverte 332 autorise le passage d'un courant de détection entre le contrepoids 37 et la terre 13 et cela de manière unidirectionnelle dans l'espace.

De préférence, le dépassement D est compris, de manière non limitative, dans un intervalle allant de 10 à 20 mm. Typiquement, le dépassement D est égal à 15 mm.

Dans une forme de réalisation particulièrement préférée, le contrepoids 37 est formé par une partie conductrice dans un circuit imprimé, de manière analogue à un plan de masse.

En référence aussi à la Fig.3, il est maintenant décrit une forme de réalisation préférée du composant de haute impédance 32.

A l'exception de l'électrode de contact 31, les autres éléments fonctionnels 32 à 37 du détecteur 30, décrits ci-dessus en référence à la Fig.2, sont contenus à l'intérieur d'une enveloppe extérieure 38.

L'enveloppe extérieure 38 a une forme de cloche allongée qui est fermée à sa base par un bouchon de fermeture 39.

De manière connue, le bouchon de fermeture 39 porte un embout d'adaptation 40 pour une perche (non représentée), les voyants de signalisation 36V et 36R, ainsi que l'indicateur sonore 36B et l'interrupteur de test 36 qui ne sont pas visibles à la Fig.3.

Bien entendu, l'enveloppe extérieure 38 et le bouchon de fermeture 40 sont en matériau électriquement isolant. De préférence, l'enveloppe extérieure 38 et le bouchon de fermeture 40 sont en matériau synthétique.

Le composant de haute impédance 32 est montré à la Fig.3 au niveau d'un arrachement local de la vue.

Comme on l'a vu ci-dessus, le composant de haute impédance 32 est formé d'un condensateur à deux électrodes parallèles 321 et 322, ici séparés par un matériau diélectrique 323. Les électrodes 321 et 322 ont des formes planes circulaires. Le matériau diélectrique 323 est formé d'un bloc cylindrique circulaire.

Des essais réalisés par l'entité inventive ont montré qu'il est intéressant de sélectionner la capacité du condensateur 32 dans un intervalle allant de 4 à 40 pF.

L'électrode 321 comprend une partie inférieure plane 321E formant électrode de condensateur à proprement parler et en appui contre le matériau diélectrique 323. L'électrode 321 comprend aussi une partie supérieure taraudée 321C dans laquelle est vissée l'électrode de contact 31.

L'électrode 322 comprend une partie supérieure plane 322E formant électrode de condensateur à proprement parler et en appui contre le matériau diélectrique 323. L'électrode 322 comprend aussi une partie inférieure 322C formant plot de contact et destinée à assurer un contact électrique avec la paroi transversale sommitale 331 de la cage de Faraday 33.

Comme cela apparaît à la Fig.3, le diamètre du matériau diélectrique 323 est légèrement supérieur à celui des parties d'électrode 321E et 5 322E.

Le diamètre supérieur du matériau diélectrique 323 permet la formation dans celui-ci, sur des faces supérieure et inférieure, de deux logements dans lesquels sont insérées respectivement les parties d'électrodes 321E et 322E. Des chants circulaires respectifs des parties d'électrodes 321E et 322E sont ainsi recouverts par le matériau diélectrique 323.

Dans cette forme de réalisation préférée, le matériau diélectrique 323 et le matériau isolant de l'enveloppe extérieure 38 sont tous deux choisis comme étant des polycarbonates et les deux matériaux sont soudés ou liés par osmose au niveau de parties adjacentes 328. Ces parties adjacentes 328 comprennent toutes les surfaces du matériau diélectrique 323 non recouvertes par les parties d'électrode 321E et 322E.

Des essais réalisés par l'entité inventive montrent que le soudage, ou osmose, des polycarbonates dans les parties adjacentes 328 autorise une augmentation sensible de la tension de claquage du condensateur 32.

Dans une variante non représentée, le condensateur 32 est remplacé par un composant haute impédance d'une autre nature, par exemple la combinaison d'un condensateur et d'une résistance.

En référence à la Fig.4, il est maintenant décrit le circuit de détection et signalisation 35 compris dans le détecteur 30 selon l'invention.

Comme montré à la Fig.4, le circuit de détection et signalisation 35 comprend un convertisseur de courant-tension 352, un circuit d'amplification et filtrage 353 et un comparateur 354.

Le circuit de détection et signalisation 35 comprend aussi différents circuits électroniques de test et de signalisation connus de l'homme du métier et 30 qui ne sont pas représentés à la Fig.4.

Le circuit de détection et signalisation 35 est alimenté par une tension continue +V fournie par la source de tension continue autonome 34.

Comme montré à la Fig.4, la première borne de mesure 350 du circuit 35 est reliée à la masse du circuit 35. La borne de polarité négative de la source de tension continue autonome 34 et le blindage de la cage de Faraday 33 sont également reliés à la masse du circuit 35.

La seconde borne de mesure 351 est reliée à une borne de courant du convertisseur courant-tension 352.

Le convertisseur de courant-tension 352 est construit autour d'un amplificateur opérationnel A352.

Une impédance de contre-réaction comprend une résistance R352 et un condensateur C352 montés en parallèle est connectée entre une sortie de l'amplificateur opérationnel A352 et une entrée négative de celui-ci.

Deux diodes de protection Dl et D2 sont montées tête-bêche entre l'entrée négative et une entrée positive de l'amplificateur opérationnel A352. Les diodes Dl et D2 protègent l'amplificateur opérationnel A352 contre une détérioration due à une éventuelle surtension.

L'entrée négative de l'amplificateur opérationnel A352 est reliée à la seconde borne de mesure 351 du circuit de détection et signalisation 35 qui est connectée au contrepoids 37.

Des bornes d'alimentation de l'amplificateur opérationnel A352 sont reliées respectivement à la tension +V et à la masse.

La tension +V est également fournie à un diviseur de tension comprenant une résistance R350 reliée à +V et une résistance R351 reliée à la masse. Un condensateur C351 est prévu en parallèle sur la résistance R351 afin de découpler à la masse des signaux de haute fréquence indésirables.

Le point de connexion des résistances R350 et R351 délivre une tension milieu de l'ordre de +V/2. La tension milieu +V/2 est appliquée à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel A352 afin de placer celui-ci à un point milieu de fonctionnement. Cette polarisation à +V/2 de l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel A352 est requise du fait de l'alimentation dissymétrique (+V, masse) de celui-ci.

Compte tenu de son impédance "infinie" entre les entrées positive et négative, l'amplificateur opérationnel A352 délivre en sortie une tension e donnée par l'égalité e = -Z.i, Z étant l'impédance formée par la résistance R352 et le condensateur C352 en parallèle et i étant le courant capté par le contrepoids 37.

Le convertisseur de courant-tension 352 fournit donc en courant continu une tension e = - R352.i, avec une fréquence de coupure haute fchl = 1/(2 T1R352.C352) introduite par la constante de temps i1 = R352.C352.

Le circuit d'amplification et filtrage 353 comprend essentiellement un amplificateur inverseur et un circuit de filtrage passif de type RC.

L'amplificateur inverseur est construit autour d'un amplificateur opérationnel A353. 35

L'amplificateur opérationnel A353 est alimenté de manière analogue à l'amplificateur A352 et reçoit aussi la tension milieu +V/2 appliquée à son entrée positive.

Une impédance d'entrée comprenant une résistance R353 et un condensateur C353 montés en série est connectée entre l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel A353 et la sortie du convertisseur de courant-tension 352.

Une impédance de contre-réaction comprenant une résistance R354 et un condensateur C354 montés en parallèle est connectée entre l'entrée négative et la sortie de l'amplificateur opérationnel A353.

De manière connue par l'homme du métier, le gain G d'un tel amplificateur inverseur est donné par l'égalité G = - Z1IZ2, Z1 et Z2 étant respectivement l'impédance de contre-réaction et l'impédance d'entrée de l'amplificateur inverseur.

Une fréquence de coupure basse fcbl = 1/(2itR353ÉC353) est introduite par la constante de temps T2 = R353.C353 de l'impédance d'entrée. Une fréquence de coupure hautenfch2 = 1I(27R354.C354) est introduite par la constante de temps T3 = R354.C354 de l'impédance de contre-réaction.

Le circuit de filtrage passif comprend des premier et second circuits RC montés en cascade. Un premier circuit RC est de type dérivateur et comprend un condensateur C355 et une résistance R355. Un second circuit RC est de type intégrateur et comprend une résistance R356 et un condensateur C356.

L'entrée du circuit de filtrage passif est constituée par une borne du condensateur C355 reliée à la sortie de l'amplificateur opérationnel A353. La sortie du circuit de filtrage passif est constituée par le point de connexion entre la résistance R356 et le condensateur C356.

La sortie du circuit de filtrage passif constitue la sortie du circuit d'amplification et filtrage 353 et fournit une tension de mesure VM représentative de la tension présente sur l'électrode de contact 31.

Le circuit de filtrage passif apportent deux fréquences de coupure supplémentaires fcb2 et fch3, basse et haute respectivement, liées aux constantes de temps introduites par les composants R355, 0355 et R356, C356.

Le comparateur 354 permet de prendre une décision sur la fourniture à l'opérateur d'une indication de présence ou d'une indication d'absence d'une tension à détecter sur l'électrode de contact 31. A cette fin, le comparateur 354 compare la tension de mesure VM à une tension de seuil de déclenchement VS désignée aussi seuil de détection.

La tension de seuil de déclenchement VS est étalonnée au moyen d'un potentiomètre P354. De préférence, le potentiomètre est alimenté par une tension de référence stabilisée VZ obtenue à partir de la tension +V. Comme montré à la Fig.4, la tension VS est appliquée à une entrée positive

du comparateur 354 et la tension VM est appliquée à une entrée négative du comparateur 354. Un signal de détection SD à un état actif est délivré par le comparateur 354 lorsque la tension de mesure VM est supérieure à la tension de seuil de déclenchement VS.

L'état actif du signal de détection SD indique la présence d'une tension à détecter sur l'électrode de contact 31. Le signal de détection SD est fourni à un circuit logique (non représenté) qui commande la signalisation visuelle et sonore destinée à l'opérateur, au moyen des composants 36V, 36R et 36B.

Conformément à l'invention, le convertisseur de courant-tension 352 et le circuit d'amplification et filtrage 353 sont calculés pour une plage de fréquence nominale souhaitée du détecteur 30. Les différentes impédances indiquées ci-dessus des convertisseur 352 et circuit 353 sont déterminées de façon à compenser entre autres la variation en fréquence du composant de haute impédance 32 et à obtenir une bande passante qui recouvre la plage de fréquence nominale souhaitée du détecteur 30.

La Fig.5 montre la courbe de gain de la fonction de transfert entre une entrée constituée par la tension à détecter sur l'électrode de contact 31 et une sortie constituée par la tension de mesure VM.

La courbe de gain de la Fig.5 présente une bande passante à -3 dB comprenant une portion ayant un gain Gbp sensiblement constant. La plage de fréquence nominale du détecteur 30 est de préférence définie dans cette portion de gain Gbp sensiblement constant. Des fréquences de coupure basse fcs et haute fcH de la bande passante sont déterminées de manière à filtrer des composantes fréquentielles indésirables, comme par exemple des composantes harmoniques présentes dans la tension à détecter.

Conformément à l'invention, la constante de temps i1 = R352.C352 du convertisseur 352 et le circuit d'amplification et filtrage 353 constituent des moyens de filtrage et de compensation en combinaison avec le convertisseur de courant-tension 352 pour filtrer et compenser la réponse en fréquence du circuit de détection et signalisation 35 de telle manière à conserver un seuil de détection VS invariable dans une plage de fréquence nominale prédéterminée de la tension à détecter et permettre un fonctionnement du détecteur 30 sur cette plage de fréquence nominale prédéterminée. On notera en particulier que le condensateur 0352 a un rôle prépondérant dans la compensation de la variation en fréquence du composant de haute fréquence 32.

Typiquement, pour une utilisation sur des réseaux électriques de 50 et 60 Hz, la bande passante à -3dB est de préférence comprise entre une fréquence de coupure basse fcB de l'ordre de 25 à 30 Hz et une fréquence de coupure haute fcH de l'ordre de 70 à 100 Hz.

Selon une autre forme de réalisation particulière, le détecteur de tension unipolaire selon l'invention fonctionne dans une plage de fréquence nominale allant de 16 Hz 2/3 à 400 Hz.

Conformément à l'invention, dans la plage de fréquence nominale du détecteur 30, le calcul des impédances du convertisseur de couranttension 352 et du circuit d'amplification et filtrage 353 permet d'obtenir une tension de mesure VM dont l'amplitude est indépendante de la fréquence. Il est ainsi possible de fixer une valeur constante à la tension de seuil de déclenchement VS pour toute la plage de fréquence nominale.

De nombreuses autres variantes sont possibles en fonction des circonstances, et on rappelle à cet égard que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits et représentés.

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Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Détecteur de tension unipolaire, notamment pour ligne électrique aérienne, comprenant une électrode de contact (31), une cage de Faraday (33), un circuit de détection (35) et un contrepoids (37), ladite cage de Faraday (33) abritant au moins ledit circuit de détection (35), caractérisé en ce que ledit circuit de détection (35) comprend un convertisseur de courant-tension (352) ayant une première borne de courant (350) reliée à ladite cage de Faraday (33) et une seconde borne de courant (351) reliée audit contrepoids (37).

2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de détection (35) comprend également des moyens de filtrage et de compensation (R352, C352; 353) en combinaison avec ledit convertisseur de courant-tension (352), lesdits moyens de filtrage et de compensation (R352, 0352; 353) étant calculés pour filtrer et compenser la réponse en fréquence dudit circuit de détection (35) de telle manière à conserver un seuil de détection invariable (VS) dans une plage de fréquence nominale prédéterminée de la tension à détecter et permettre un fonctionnement du détecteur sur ladite plage de fréquence nominale prédéterminée.

3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite plage de fréquence nominale prédéterminée est comprise dans une bande passante dudit circuit de détection (35), ladite bande passante ayant une fréquence de coupure basse (fcB) comprise entre 25 et 30 Hz et une fréquence de coupure haute (fcH) comprise entre 70 et 100 Hz.

4. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de filtrage et de compensation (R352, C352; 353) comprennent au moins une impédance capacitive et au moins un amplificateur opérationnel.

5. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend également un composant de haute impédance (32) situé entre ladite électrode de contact (31) et ladite cage de Faraday (33) et reliant électriquement ladite électrode de contact (31) à ladite cage de Faraday (33).

6. Détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit composant de haute impédance (32) est un condensateur.

7. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit condensateur (32) comprend un matériau diélectrique (323) dont certaines parties (328) sont soudées et/ou liées par osmose à une enveloppe extérieure (38) électriquement isolante dudit détecteur (30).

8. Détecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit matériau diélectrique (323) et ledit matériau électriquement isolant (38) sont un ou des polycarbonates.

9. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ledit condensateur (32) comprend des première et seconde électrodes planes (321E, 322E) et un bloc de matériau diélectrique (323) globalement cylindrique intercalé entre lesdites première et seconde électrodes (321E, 322E), des chants latéraux desdites première et seconde électrodes (321 E, 322E) étant recouverts par des parties dudit bloc de matériau diélectrique (323).

10. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ledit condensateur (32) a une capacité comprise entre 4 pF et 40 pF.

11. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite cage de Faraday (33) abrite ledit contrepoids et comprend une partie ouverte (332) autorisant le passage d'un courant de détection entre ledit contrepoids (37) et la terre (13) et cela de manière unidirectionnelle dans l'espace, ledit contrepoids (37) étant disposé sensiblement au niveau de ladite partie ouverte (332) et ayant une surface globalement plane et/ou concave en regard de ladite partie ouverte (332).