FR3134927A1 - système et procédé de distribution électrique - Google Patents
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Abstract
Titre : système et procédé de distribution électrique Système de distribution électrique, comprenant une entrée de raccordement (12) couplée à une ligne électrique d’arrivée (15), une ligne de distribution électrique (18), un disjoncteur (2) commandé ayant une borne d’entrée (21) couplée à l’entrée de raccordement (12) et une borne de sortie (22) couplée à la ligne de distribution électrique (18), des dispositifs de coupure (3 à 10) commandés et couplés à la ligne de distribution électrique (18), des départs de distribution électrique (40) destinés à alimenter des circuits électriques, et une unité de commande électronique (11) configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des dispositifs de coupure, le système comprenant un interrupteur (50) commandé comprenant deux thyristors (52, 53) montés de manière tête-bêche, l’interrupteur (50) étant couplé aux bornes d’entrée (21) et de sortie (22) du disjoncteur, et l’unité de commande électronique est configurée pour commander l’ouverture et la fermeture de l’interrupteur (50) et du disjoncteur. Figure pour l’abrégé : Fig.1
Description
La présente invention concerne la distribution électrique, et plus particulièrement la distribution électrique basse tension.
Actuellement, on utilise des tableaux de distribution électrique basse tension pour gérer et distribuer l’électricité, par exemple dans une habitation. On entend par basse tension, une tension inférieure à 1000 V en régime alternatif. Ces tableaux permettent de relier électriquement le réseau électrique à l’aide de circuits électriques à des équipements. Ces tableaux sont complexes car ils comprennent généralement divers appareils de protection, tels que des disjoncteurs, différentiels et à pouvoir de coupure variées, ou des contacteurs. De manière générale, ces appareils fonctionnent de manière autonome, mais peuvent être commandés manuellement.
On peut citer, par exemple, la demande internationale WO2014047733 qui divulgue des systèmes de détection de défauts de courant de court-circuit dans des réseaux de transmission et de distribution d’énergie utilisant plusieurs installations de production d’énergie basées sur des onduleurs. Ces systèmes utilisent des onduleurs, ce qui complexifie la gestion de la distribution du courant.
On peut en outre citer la demande de brevet français FR2819951, qui divulgue un système de distribution électrique comprenant un dispositif de coupure commandé et quatre départs. Le dispositif comporte des moyens de contrôle pour commander le dispositif de coupure. En outre, le dispositif comporte des capteurs de courant et des moyens de contrôle pour commander l’ouverture des départs. Mais en cas de court-circuit sur un départ, le dispositif de coupure s’ouvre et tous les départs ne sont plus alimentés en courant. Le système ne permet donc pas d’isoler le départ en défaut de manière à maintenir une alimentation électrique des autres départs qui ne sont pas en défaut.
Un objet consiste à pallier ces inconvénients, et plus particulièrement à fournir des moyens simples pour limiter les pertes d’alimentation des équipements électrique en cas de défaut électrique.
Pour atteindre cet objectif, il est proposé un système de distribution électrique, comprenant une entrée de raccordement destinée à être couplée à une ligne électrique d’arrivée, une ligne de distribution électrique, un disjoncteur commandé ayant une borne d’entrée couplée à l’entrée de raccordement et une borne de sortie couplée à la ligne de distribution électrique, des dispositifs de coupure commandés et couplés à la ligne de distribution électrique, des départs de distribution électrique destinés à alimenter des circuits électriques, chaque départ étant couplé à un dispositif de coupure, et une unité de commande électronique configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des dispositifs de coupure.
Le système comprend un interrupteur commandé comprenant deux thyristors montés de manière tête-bêche, l’interrupteur étant couplé aux bornes d’entrée et de sortie du disjoncteur, et en ce que l’unité de commande électronique est en outre configurée pour commander l’ouverture et la fermeture de l’interrupteur et du disjoncteur.
Ainsi, on fournit un système de distribution électrique simple et adapté pour maintenir l’alimentation électrique des circuits qui ne sont pas en défaut, notamment en cas de court-circuit sur un seul départ.
Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de distribution électrique, comprenant un couplage d’une entrée de raccordement d’un système de distribution électrique, tel que défini ci-avant, à une ligne électrique d’arrivée, un couplage des départs de distribution électrique du système à des circuits électriques, et une fermeture du disjoncteur et des dispositifs de coupure du système pour alimenter les circuits électriques.
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation et de mise en œuvre de cette dernière, illustrés par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation et de mise en œuvre de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement.
- Selon un exemple, le système comprend des dispositifs de mesure des courants circulant dans les dispositifs de coupure couplés à l’unité de commande électronique, l’unité de commande électronique étant configurée pour commander l’ouverture d’un dispositif de coupure lorsque le courant circulant dans le dispositif de coupure est supérieur ou égal à un premier seuil de courant de défaut et inférieur ou égal à un deuxième seuil de courant de défaut, le deuxième seuil étant strictement supérieur au premier seuil.
- Selon un exemple, l’unité de commande électronique est configurée pour commander l’ouverture d’un dispositif de coupure lorsque le courant circulant dans le dispositif de coupure est inférieur ou égal à un seuil de courant de coupure.
- Selon un exemple, l’unité de commande électronique est configurée pour commander l’ouverture de l’interrupteur lorsque le courant circulant dans l’interrupteur est inférieur ou égal à un seuil de courant d’ouverture.
- Selon un exemple, l’unité de commande électronique est configurée pour commander l’ouverture du disjoncteur, lorsqu’un courant circulant dans un dispositif de coupure est strictement supérieur au deuxième seuil de courant de défaut, pour commander l’ouverture du dispositif de coupure, pour commander la fermeture de l’interrupteur après l’ouverture du dispositif de coupure, et pour commander la fermeture du disjoncteur après l’ouverture du dispositif de coupure.
- Selon un exemple, l’unité de commande électronique est configurée pour commander l’ouverture de l’interrupteur après la fermeture du disjoncteur.
- Selon un exemple, un premier courant d’une première phase est destiné à circuler à l’entrée de raccordement, le système comprenant un dispositif de détection d’un courant de fuite configuré pour mesurer une différence entre le premier courant et un deuxième courant destiné à alimenter les circuits électriques et ayant une deuxième phase distincte de celle du premier courant, l’unité de commande électronique étant configurée pour, lorsqu’une différence de courant est supérieure ou égale à un seuil de courant de fuite, commander l’ouverture, successivement, de chaque dispositif de coupure de manière à déterminer le dispositif de coupure en défaut générant la différence de courant.
- Selon un exemple, le procédé comprend des mesures des courants circulant dans les dispositifs de coupure, et une ouverture d’un dispositif de coupure lorsqu’un courant circulant dans le dispositif de coupure est supérieur ou égal à un premier seuil de courant de défaut et inférieur ou égal à un deuxième seuil de courant de défaut.
- Selon un exemple, l’ouverture d’un dispositif de coupure est effectuée lorsque le courant circulant dans le dispositif de coupure est inférieur ou égal à un seuil de courant de coupure.
- Selon un exemple, l’ouverture de l’interrupteur est effectuée lorsque le courant circulant dans l’interrupteur est inférieur ou égal à un seuil de courant d’ouverture.
- Selon un exemple, le procédé comprend une ouverture du disjoncteur, lorsqu’un courant circulant dans un dispositif de coupure est strictement supérieur au deuxième seuil de courant de défaut, puis une ouverture du dispositif de coupure, puis une fermeture de l’interrupteur, puis une fermeture du disjoncteur.
- Selon un exemple, le procédé comprend une ouverture de l’interrupteur après la fermeture du disjoncteur.
- Selon un exemple, un courant d’une première phase circule à l’entrée de raccordement, et le procédé comprend une mesure d’une différence entre le premier courant et un deuxième courant alimentant les circuits électriques et ayant une phase distincte de celle du premier courant, et comprenant, lorsqu’une différence de courant est supérieure ou égale à un seuil de courant de fuite, une ouverture successive de chaque dispositif de coupure de manière à déterminer le dispositif de coupure en défaut générant la différence de courant.
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, l’expression « A couplé à B » ou « A couplé électriquement à B » est synonyme de « A est en connexion électrique avec B » et ne signifie pas nécessairement qu’il n’existe pas d’organe entre A et B. Ainsi ces expressions s’entendent d’une connexion électrique entre deux éléments, cette connexion pouvant ou non être directe, cela signifie qu’il est possible qu’entre un premier dispositif A et un deuxième dispositif B qui sont électriquement connectés, un courant circule en A, en B, et sur le parcours reliant A à B, ce parcours pouvant ou non comprendre d’autres équipements électriques.
A l’inverse, dans le cadre de la présente invention, le terme «électriquement connecté directement» s’entend d’une connexion électrique directe entre deux éléments. Cela signifie qu’entre un premier dispositif A et un deuxième dispositif B qui sont électriquement connectés directement aucun autre équipement n’est présent, autre qu’une connexion électrique ou plusieurs connexions électriques.
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme « placé électriquement » ou «situé électriquement», s’entend d’un positionnement d’un dispositif sur une ligne dans laquelle circule un courant.
Sur la , on a représenté un système de distribution électrique 1, comprenant un disjoncteur commandé 2, des dispositifs de coupure commandés 3 à 10 et une unité de commande électronique 11. En outre, le système 1 comprend des première, deuxième et troisième entrées de raccordement 12 à 14 destinées à être couplées respectivement à trois lignes électriques d’arrivée 15 à 17. De façon générale, le système 1 est adapté pour distribuer un courant alternatif monophasé, c’est-à-dire que le système 1 est configuré pour être couplé électriquement à deux lignes d’alimentation 15, 16, et une ligne, dite de terre ou de masse 17. Une première ligne d’alimentation 15 correspond à la première ligne 15, dite de phase, la deuxième ligne d’alimentation 16 correspond à la deuxième ligne 16, dite de neutre. Ainsi, il existe une différence de phase et de tension entre les deux lignes d’alimentation 15, 16, en particulier une tension d’environ 230 V, et une tension aux environs de 0 V dans la troisième ligne 17.
Le système comprend, en outre des première, deuxième et troisième lignes de distribution électrique 18 à 20 couplées électriquement aux entrées de raccordement respectives 12 à 14. Le disjoncteur 2 comprend une borne d’entrée 21 couplée à la première entrée de raccordement 12 et une borne de sortie 22 couplée à la première ligne de distribution électrique 18. Le disjoncteur 2 est configuré pour laisser circuler le courant électrique, circulant dans la première ligne 15, et protéger les équipements en aval contre les dommages causés par un courant excessif , c’est-à-dire une surintensité. On entend par équipement en aval, des équipements couplés électriquement à la borne de sortie 22 du disjoncteur 2, par exemple les dispositifs de coupure 3 à 10. En particulier, le disjoncteur 2 comporte un organe de coupure 23 apte à s’ouvrir pour interrompre le courant et protéger les équipements en aval, et à se fermer pour laisser circuler le courant et alimenter les équipements en aval. Le disjoncteur 2 présente un pouvoir de coupure de surintensité, c’est-à-dire qu’il est configuré pour s’ouvrir en cas d’un courant de surintensité sans se détériorer. Le pouvoir de coupure se caractérise par l'intensité maximale du courant qui passerait si aucun disjoncteur ne l'interrompait. Le pouvoir de coupure du disjoncteur 2 peut être supérieur ou égal à 3 kA, par exemple supérieur ou égal 6 kA. De manière générale, on distingue deux types de surintensité, une faible surintensité, par exemple une surcharge et une forte intensité, par exemple un court-circuit. Une surcharge peut être due à une surabondance d’équipements électriques. Un court-circuit peut correspondre à une élévation de l’intensité au-delà d’un courant de déclenchement définit par une courbe de déclenchement du disjoncteur.
De façon générale, un disjoncteur se déclenche, c’est-à-dire ouvre le circuit, en fonction de ses caractéristiques selon une courbe représentant le déclenchement du disjoncteur en fonction de l’intensité qui le traverse et du temps, appelée courbe de déclenchement. En d’autres termes, la courbe de déclenchement fait référence à la représentation graphique du comportement du disjoncteur. Le courant nominal In, noté intensité nominale, correspond à l’intensité normale que le disjoncteur peut supporter de manière permanente à température ambiante. Au-delà du courant nominal In (avec une tolérance correspondant à 1,2*In) , le disjoncteur se déclenche et coupe le courant. Par ailleurs, un disjoncteur peut supporter une intensité plus élevée c’est-à-dire une intensité supérieure à 1,2*In, pendant une durée déterminée par la courbe, en particulier une durée très courte. Une courbe de déclenchement présent également une limite correspondant à l’intensité de déclenchement (ou seuil de déclenchement) magnétique. L’intensité de déclenchement magnétique varie selon la courbe du disjoncteur. De façon générale, on distingue trois types de courbes B, C et D. Ainsi, lorsque la surintensité est inférieure à l’intensité de déclenchement magnétique, on parle de faible intensité et lorsque la surintensité est supérieure ou égale à l’intensité de déclenchement magnétique, on parle de forte surintensité. C’est-à-dire que la faible surintensité est prise en compte par la protection thermique du disjoncteur 2, et la forte surintensité est prise en compte par la protection magnétique du disjoncteur 2. Ainsi, en cas de forte surintensité, le déclanchement doit intervenir entre 3*In et 5*In pour un disjoncteur réglé en courbe B, entre 5*In et 10*In pour un disjoncteur réglé en courbe C, et entre 10*In et 14*In pour un disjoncteur réglé en courbe D. Un court-circuit peut être dû à une liaison accidentelle de deux points de potentiel différents (par exemple entre la phase et le neutre). De préférence, le disjoncteur 2 est magnétique, c’est-à-dire qu’il comporte une bobine dans laquelle circule le courant, qui crée un champ magnétique pour déplacer l’organe de coupure 23 en cas de surintensité. Plus particulièrement, le disjoncteur 2 est commandé, c’est-à-dire qu’il comporte une unité de commande 24 configurée pour ouvrir et fermer l’organe de coupure 24 lorsqu’il reçoit une commande. L’unité de commande 24 est couplée électriquement, de préférence directement, par une connexion non représentée à des fins de simplification, à l’unité de commande électronique 11 qui peut transmettre une commande d’ouverture et de fermeture à l’unité de commande 24 du disjoncteur 2.
Les dispositifs de coupure 3 à 10 sont couplés électriquement aux lignes d’alimentation 15, 16. Sur la , à titre d’exemple on a représenté huit dispositifs de coupure 3 à 10. Un dispositif de coupure 3 à 10 est par exemple un interrupteur comprenant un élément mobile 25, 26 pour ouvrir et fermer un circuit. Un dispositif de coupure 3 à 10 peut être un relais électromécanique, c’est-à-dire un équipement électrique comprenant une partie de commande 27 pour émettre un ordre de fermeture ou d’ouverture à un ou deux éléments mobiles 25, 26 du dispositif de coupure 3 à 10. Un dispositif de coupure 3 à 10 peut être un contacteur bipolaire, de préférence bistable. Par ailleurs, chaque dispositif de coupure 3 à 10 est commandé, c’est-à-dire que chaque partie de commande 27 est couplée électriquement, de préférence directement, par une connexion non représentée à des fins de simplification, à l’unité de commande électronique 11 qui peut transmettre une commande d’ouverture et de fermeture à la partie de commande 27 du dispositif de coupure 3 à 10.
La particularité d’un dispositif de coupure 3 à 10 est qu’il a un pouvoir de coupure faible strictement inférieur à celui du disjoncteur 2. Par exemple, un dispositif de coupure a un pouvoir de coupure inférieur ou égal à 50 A. C’est-à-dire qu’il n’est pas possible de commander l’ouverture à l’élément mobile 25, 26 lorsqu’un courant supérieur ou égal à un seuil de courant de coupure parcourt l’élément mobile 25, 26 en position fermée. De préférence, le seuil de courant de coupure est proche de 0 A. En d’autres termes, pour ouvrir un dispositif de coupure 3 à 10, le courant qui parcourt le dispositif doit être inférieur ou égal au seuil de courant de coupure. De tels dispositifs de coupure sont plus simples que des disjoncteurs, ce qui simplifie le système 1. De façon générale, chaque dispositif de coupure 2 comprend au moins un élément mobile 25, 26, au moins une borne d’entrée 28, 29 couplée électriquement à au moins une ligne de distribution parmi les première et deuxième lignes de distribution 18, 19, et au moins une borne de sortie 30, 31, couplée électriquement à au moins un élément mobile 25, 26. Ainsi, un dispositif de coupure 3 à 10 peut comporter un seul élément mobile 25 couplé électriquement à une première borne d’entrée 28 et à une première borne de sortie 30 pour ouvrir ou fermer la première ligne de distribution 18. Avantageusement, un dispositif de coupure 2 comprend deux éléments mobiles 25, 26 couplés respectivement aux bornes d’entrée 28, 29 et aux bornes de sortie 30, 31 du dispositif de coupure 3 à 10. Dans ce cas un premier élément mobile 25 peut ouvrir et fermer la première ligne de distribution 18 et un deuxième élément mobile 26 peut ouvrir et fermer la deuxième ligne de distribution 19. Plus particulièrement, les dispositifs de coupure sont commandés
Par ailleurs, le système 1 comprend des départs de distribution électrique 40, 41. Chaque départ 40, 41 est destiné à alimenter un circuit électrique 100 à 103 comprenant un ou plusieurs équipements électriques 200 à 203, comme illustré sur la . Chaque départ 40, 41 est en outre couplé électriquement, de préférence directement, à une borne de sortie 30, 31, d’un dispositif de coupure 3 à 10. Sur la , on a représenté un système de distribution électrique 1 particulièrement adapté pour un réseau domestique, c’est-à-dire un réseau alimenté par un courant alternatif monophasé. A titre d’exemple, on a représenté un premier circuit 100 comprenant une machine à laver 200, un deuxième circuit 101 comprenant un climatiseur 201, un troisième circuit 102 comprenant un chauffe-eau 202 et un quatrième circuit 103 comprenant une prise électrique 203, par exemple destinée à être couplée à une lampe. Chaque circuit électrique 100 à 103 comprend, au moins deux conducteurs 300, 301 destinés à être couplés électriquement, de préférence directement, respectivement à deux départs 40, 41 du système 1. En d’autres termes, chaque circuit électrique 100 à 103 comprend deux conducteurs 300, 301 couplés électriquement aux bornes de sortie 30, 31 d’un dispositif de coupure 3 à 10. Selon un autre exemple, un circuit électrique 102 peut comprendre un troisième conducteur 302, dit de terre, couplé à la troisième ligne de distribution 20.
L’unité de commande électronique 11 est configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des dispositifs de coupure 3 à 10. L’unité de commande électronique 11 peut comprendre un microprocesseur. De préférence, l’unité de commande électronique 11 comprend un microcontrôleur apte à effectuer des calculs rapidement pour commander les dispositifs de coupure 3 à 10 le plus rapidement possible.
Plus particulièrement, l’unité de commande électronique 11 est configurée pour commander l’ouverture et la fermeture du disjoncteur 2. En outre, le système 1 comprend un interrupteur commandé 50 couplé aux bornes d’entrée 21 et de sortie 22 du disjoncteur 2. En d’autres termes, l’interrupteur 50 est monté en parallèle du disjoncteur 2, c’est-à-dire qu’il est monté sur une ligne parallèle 51 au disjoncteur 2. L’interrupteur 50 est en outre configuré pour ouvrir ou fermer la ligne parallèle 51 pour respectivement empêcher et permettre une circulation du courant dans la ligne parallèle 51 entre la borne d’entrée 21 et la borne de sortie 22 du disjoncteur 2. L’interrupteur 50 est également couplé électriquement, de préférence directement, par une connexion non représentée à des fins de simplification, à l’unité de commande électronique 11 qui peut transmettre une commande d’ouverture et de fermeture à l’interrupteur 50. Plus particulièrement, l’interrupteur 50 comprend deux thyristors 52, 53 montés de manière tête-bêche, ou antiparallèle, on appelle également un tel interrupteur un triac (ou Triode for alternating current en langue anglaise, c’est-à-dire triode pour courant alternatif). Un thyristor est un interrupteur électronique semi-conducteur à trois bornes, c’est-à-dire comprenant quatre couches de silicium dopées alternativement par des accepteurs (P) et des donneurs (N). Un thyristor comporte deux bornes principales, notées anode et cathode, situées de part et d’autre des quatre couches PNPN. La troisième borne, appelée gâchette, sert à commander le thyristor. La troisième borne est couplée électriquement à la couche P située du côté de la cathode. Les thyristors 52, 53 d’un triac sont montés de manière tête-bêche, c’est-à-dire de manière antiparallèle, c’est-à-dire que l’anode d’un thyristor 52, 53 est couplée directement à la cathode de l’autre thyristor 53, 52. Plus précisément, l’anode d’un premier thyristor 52 est couplée directement à la cathode d’un deuxième thyristor 53 et l’anode du deuxième thyristor 53 est couplée directement à la cathode du premier thyristor 52. Par ailleurs leurs gâchettes respectives sont commandées simultanément. Le triac est fermé par une commande de fermeture appliquée sur les gâchettes des deux thyristors 52, 53 et laisse passer le courant tant que le courant est supérieur ou égal à un seuil appelé courant de maintien (de manière générale, le courant de maintien est égal à 0,65 A). La commande de fermeture peut être impulsionnelle car le courant qui traverse le triac ne dépend plus de la commande appliquée sur les gâchettes. En d’autres termes, le triac reste passant jusqu'à ce que le courant circulant entre la borne d’entrée 21 et la borne de sortie 22 redescende en dessous de la valeur du courant de maintien. Préférentiellement et afin de garantir l’état fermé du triac, on applique la commande de fermeture en continue sur les gâchettes lorsqu’on souhaite que le triac soit fermé. Une commande d’ouverture appliquée sur les gâchettes ouvre le triac qui n’est plus passant. Avantageusement, la ligne parallèle 51 peut comprendre une résistance 54 située entre la borne d’entrée 21 et l’interrupteur 50. La résistance 54 est également appelée résistance limiteur de courant. Un triac offre l’avantage d’avoir un volume faible, inférieur ou égal à 1 cm3, ce qui permet d’avoir un système 1 plus compact. Selon un autre avantage, un triac a une vitesse de fermeture plus rapide qu’un relais électromécanique. Par exemple, un triac peut avoir une vitesse de fermeture inférieure ou égale à 1 ms. Ainsi, on peut réalimenter les circuits électriques au plus vite après l’ouverture du disjoncteur 2.
De manière générale, le système 1 est adapté gérer l’alimentation de plusieurs circuits électriques, à l’aide d’au moins un disjoncteur 2 et un interrupteur 50, notamment en cas de surintensité, ce qui rend le système simple et efficace.
Avantageusement, le système 1 comprend des dispositifs de mesure 60 à 67 des courants circulant dans les dispositifs de coupure 3 à 10. Par exemple, un dispositif de mesure 60 à 67 peut comprendre une résistance couplée électriquement entre une borne d’entrée 28, 29 d’un dispositif de coupure 3 à 10 et une entrée de raccordement 12 à 14, en fonction du courant que l’on souhaite mesurer. De préférence, un dispositif de mesure 60 à 67 comprend une résistance couplée électriquement entre la première borne d’entrée 28 d’un dispositif de coupure 3 à 10 et la borne de sortie 22 du disjoncteur 2, afin de mesurer le courant circulant dans la première ligne de distribution. En variante, un dispositif de mesure 60 à 67 peut comprendre un capteur à effet hall couplé électriquement entre une borne d’entrée 28, 29 d’un dispositif de coupure 3 à 10 et une entrée de raccordement 12 à 14. En outre, les dispositifs de mesure 60 à 67 sont couplés électriquement, de préférence directement, par des connexions non représentées à des fins de simplification, à l’unité de commande électronique 11. Ainsi, l’unité de commande électronique 11 peut commander le disjoncteur 2, les dispositifs de coupure 3 à 10 et l’interrupteur 50, en fonction des valeurs des courants circulant dans les dispositifs de coupure 3 à 10, c’est-à-dire dans les circuits électriques couplés aux dispositifs de coupure 3 à 10.
Par exemple, en cas de surintensité due à une surcharge dans un dispositif de coupure 3 à 10, on dit également que le dispositif de coupure 3 à 10 est en défaut, et l’unité de commande électronique 11 est configurée pour commander l’ouverture du dispositif de coupure en défaut. En particulier, l’unité de commande électronique 11 reçoit la mesure d’un courant de surcharge transmis par l’appareil de mesure 60 à 67 qui est couplée au dispositif de coupure 3 à 10 en défaut. Lorsque le courant circulant dans le dispositif de coupure 3 à 10 en défaut est supérieur ou égal à un premier seuil de courant de défaut et inférieur ou égal à un deuxième seuil de courant de défaut, l’unité de commande électronique 11 commande l’ouverture du dispositif de coupure 3 à 10 en défaut. Le deuxième seuil est strictement supérieur au premier seuil. Par exemple, le premier seuil de courant de défaut peut être égal à 10*In et le deuxième seuil de courant de défaut peut être égal à 1000*In. Par exemple le courant nominal In peut être égal à 32 A.
Avantageusement, l’unité de commande électronique 11 est configurée pour commander l’ouverture d’un dispositif de coupure 3 à 10 lorsque le courant circulant dans le dispositif de coupure 3 à 10 est inférieur ou égal à un seuil de courant de coupure. Le seuil de courant de coupure peut être égal au pouvoir de coupure du dispositif de coupure 3 à 10. Par exemple, le seuil de courant de coupure peut être inférieur ou égal à 50 A, par exemple compris entre 0,1 et 0,5 A.
Par exemple, en cas de forte surintensité, par exemple un court-circuit, dans un dispositif de coupure 3 à 10, on dit également que le dispositif de coupure 3 à 10 est en défaut, et l’unité de commande électronique 11 est configurée pour commander l’ouverture du disjoncteur 2. En particulier, l’unité de commande électronique 11 reçoit la mesure d’un courant de forte intensité transmise par l’appareil de mesure 60 à 67 qui est couplé au dispositif de coupure 3 à 10 en défaut. Lorsque le courant circulant dans le dispositif de coupure 3 à 10 en défaut est strictement supérieur au deuxième seuil de courant de défaut, l’unité de commande électronique 11 commande l’ouverture du disjoncteur 2. Puis, l’unité de commande électronique 11 commande l’ouverture du dispositif de coupure 3 à 10 en défaut, afin d’isoler électriquement le circuit électrique couplé au dispositif de coupure en défaut. On notera que puisque le disjoncteur 2 est ouvert, il n’y a pas de courant circulant dans les dispositifs de coupure, en particulier sur la ligne de distribution couplant électriquement la borne de sortie du disjoncteur 2 et l’élément mobile 25, et on peut donc commander l’ouverture de l’élément mobile 25 sans attendre le passage à zéro du courant. Le passage à zéro du courant correspond au fait que le courant circulant dans l’une des première et deuxième lignes de distribution 18, 19 est inférieur ou égal au seuil de courant de coupure. Préférentiellement, lorsqu’un dispositif de coupure 3 à 10 comprend deux éléments mobiles 25, 26, on attend le passage à zéro du courant circulant dans la deuxième ligne de distribution 19 pour commander l’ouverture du deuxième élément mobile 26. De préférence, lorsqu’un dispositif de coupure 3 à 10 comprend deux éléments mobiles 25, 26, on entend par commander l’ouverture et la fermeture du dispositif de coupure 3 à 10 l’ouverture et la fermeture des deux éléments mobiles 25, 26 du dispositif de coupure 3 à 110. Puis, l’unité de commande électronique 11 commande la fermeture de l’interrupteur 50, afin d’alimenter les circuits électriques qui ne sont pas en défaut. Avantageusement, l’unité de commande électronique 11 est configurée pour commander l’ouverture de l’interrupteur 50 lorsque le courant circulant dans l’interrupteur 50 est inférieur ou égal à un seuil de courant d’ouverture. Le seuil de courant d’ouverture peut être supérieur ou égal au seuil de courant de coupure des dispositifs de coupure 3 à 10. Par exemple, le seuil de courant d’ouverture est inférieur ou égal à 50 A, de préférence compris entre 0,1 A et 0,5 A. Puis, l’unité de commande électronique 11 commande la fermeture du disjoncteur 2, afin de mettre à nouveau la protection, notamment la protection contre les fortes surintensités, en fonctionnement. Avantageusement, l’unité de commande électronique 11 est configurée pour commander, après la fermeture du disjoncteur 2, l’ouverture de l’interrupteur 50, pour notamment éviter de laisser circuler un courant d’alimentation dans l’interrupteur 50 et ainsi limiter l’usure de l’interrupteur 50.
Selon un autre avantage, le système 1 peut comprendre un dispositif de détection 70 d’un courant de fuite configuré pour mesurer une différence entre un premier courant circulant dans la première ligne d’alimentation 15 et un deuxième courant circulant dans la deuxième ligne d’alimentation 16. Un courant de fuite correspond à une différence de courant (en ampère) entre les deux lignes d’alimentation 15, 16. Le dispositif de détection 70 est couplé électriquement, de préférence directement, par une connexion non représentée à des fins de simplification, à l’unité de commande électronique 11. L’unité de commande électronique 11 est configurée pour recevoir la valeur du courant de fuite détecté par le dispositif de détection 70. Par ailleurs, lorsque l’unité de commande électronique 11 reçoit, du dispositif de détection 70, un courant de fuite supérieure ou égale à un seuil de courant de fuite, l’unité de commande électronique est configurée pour déterminer le dispositif de coupure en défaut correspondant au dispositif de coupure 3 à 10 qui est couplé au circuit électrique qui génère le courant de fuite. Lorsque le dispositif de coupure 3 à 10 en défaut est déterminé, l’unité de commande électronique 11 commande l’ouverture du dispositif de coupure en défaut.
Par exemple, pour déterminer le dispositif de coupure 3 à 10 en défaut, l’unité de commande électronique 11 est configurée pour commander l’ouverture, successivement, de chaque dispositif de coupure 3 à 10. Ainsi, on peut déterminer le dispositif de coupure en défaut générant la différence de courant. Plus particulièrement, l’unité de commande électronique 11 commande l’ouverture d’un premier dispositif de coupure 3 à 10, et si le courant de fuite disparaît, c’est-à-dire si le courant détecté par le dispositif de détection 70 est strictement inférieur au seuil de courant de fuite, le dispositif de coupure 3 à 10 qui est ouvert correspond au dispositif de coupure en défaut. Dans le cas contraire, l’unité de commande électronique 11 commande la fermeture du dispositif de coupure 3 à 10 qui est ouvert et commande l’ouverture d’un deuxième dispositif de coupure 3 à 10 et compare à nouveau le courant détecté par le dispositif de détection 70 avec le seuil de courant de fuite. L’unité de commande électronique 11 effectue les opérations précédentes, à savoir ouverture d’un dispositif de coupure, comparaison du courant de fuite détecté avec le seuil de courant de fuite, jusqu’à la détermination du dispositif de coupure en défaut pour lequel le courant de fuite détecté est strictement inférieur au seuil de courant de fuite.
Un procédé de distribution électrique peut être mis en œuvre par le système 1 tel que défini ci-avant.
Le système qui vient d’être décrit permet avantageusement de gérer les défauts de surintensité de surcharge et de court-circuit et de courants de fuite à l’aide d’une unité de commande électronique adaptée. Grâce à une telle unité de commande électronique on peut utiliser des appareils de protection qui sont simples pour fournir un système de distribution électrique peu complexe tout en garantissant une protection efficace pour les circuits électriques et les personnes.
Claims (14)
- Système de distribution électrique, comprenant une entrée de raccordement (12) destinée à être couplée à une ligne électrique d’arrivée (15), une ligne de distribution électrique (18), un disjoncteur (2) commandé ayant une borne d’entrée (21) couplée à l’entrée de raccordement (12) et une borne de sortie (22) couplée à la ligne de distribution électrique (18), des dispositifs de coupure (3 à 10) commandés et couplés à la ligne de distribution électrique (18), des départs de distribution électrique (40) destinés à alimenter des circuits électriques, chaque départ (40) étant couplé à un dispositif de coupure (3 à 10), et une unité de commande électronique (11) configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des dispositifs de coupure (3 à 10), caractérisé en ce que le système comprend un interrupteur (50) commandé comprenant deux thyristors (52, 53) montés de manière tête-bêche, l’interrupteur (50) étant couplé aux bornes d’entrée (21) et de sortie (22) du disjoncteur (2), et en ce que l’unité de commande électronique (11) est en outre configurée pour commander l’ouverture et la fermeture de l’interrupteur (50) et du disjoncteur (2).
- Système selon la revendication 1, comprenant des dispositifs de mesure (60 à 67) des courants circulant dans les dispositifs de coupure (3 à 10) couplés à l’unité de commande électronique (11), l’unité de commande électronique (11) étant configurée pour commander l’ouverture d’un dispositif de coupure (3 à 10) lorsque le courant circulant dans le dispositif de coupure (3 à 10) est supérieur ou égal à un premier seuil de courant de défaut et inférieur ou égal à un deuxième seuil de courant de défaut, le deuxième seuil étant strictement supérieur au premier seuil.
- Système selon la revendication 2, dans lequel l’unité de commande électronique (11) est configurée pour commander l’ouverture d’un dispositif de coupure (3 à 10) lorsque le courant circulant dans le dispositif de coupure (3 à 10) est inférieur ou égal à un seuil de courant de coupure.
- Système selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’unité de commande électronique (11) est configurée pour commander l’ouverture de l’interrupteur (50) lorsque le courant circulant dans l’interrupteur (50) est inférieur ou égal à un seuil de courant d’ouverture.
- Système selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel, l’unité de commande électronique (11) est configurée pour commander l’ouverture du disjoncteur (2), lorsqu’un courant circulant dans un dispositif de coupure (3 à 10) est strictement supérieur au deuxième seuil de courant de défaut, pour commander l’ouverture du dispositif de coupure (3 à 10), pour commander la fermeture de l’interrupteur (50) après l’ouverture du dispositif de coupure (3 à 10), et pour commander la fermeture du disjoncteur (2) après l’ouverture du dispositif de coupure (3 à 10).
- Système selon la revendication 5, dans lequel l’unité de commande électronique (11) est configurée pour commander l’ouverture de l’interrupteur (50) après la fermeture du disjoncteur (2).
- Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un premier courant d’une première phase est destiné à circuler à l’entrée de raccordement (12), le système comprenant un dispositif de détection (70) d’un courant de fuite configuré pour mesurer une différence entre le premier courant et un deuxième courant destiné à alimenter les circuits électriques et ayant une deuxième phase distincte de celle du premier courant, l’unité de commande électronique (11) étant configurée pour, lorsqu’une différence de courant est supérieure ou égale à un seuil de courant de fuite, commander l’ouverture, successivement, de chaque dispositif de coupure (3 à 10) de manière à déterminer le dispositif de coupure (3 à 10) en défaut générant la différence de courant.
- Procédé de distribution électrique, comprenant un couplage d’une entrée de raccordement (12) d’un système de distribution électrique selon l’une des revendications 1 à 7 à une ligne électrique d’arrivée (15), un couplage des départs (40) de distribution électrique du système à des circuits électriques, et une fermeture du disjoncteur (2) et des dispositifs de coupure (3 à 10) du système pour alimenter les circuits électriques.
- Procédé selon la revendication 8, comprenant des mesures des courants circulant dans les dispositifs de coupure (3 à 10), et une ouverture d’un dispositif de coupure (3 à 10) lorsqu’un courant circulant dans le dispositif de coupure est supérieur ou égal à un premier seuil de courant de défaut et inférieur ou égal à un deuxième seuil de courant de défaut.
- Procédé selon la revendication 9, dans lequel l’ouverture d’un dispositif de coupure (3 à 10) est effectuée lorsque le courant circulant dans le dispositif de coupure (3 à 10) est inférieur ou égal à un seuil de courant de coupure.
- Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans lequel l’ouverture de l’interrupteur (50) est effectuée lorsque le courant circulant dans l’interrupteur (50) est inférieur ou égal à un seuil de courant d’ouverture.
- Procédé selon l’une des revendications 9 à 11, comprenant une ouverture du disjoncteur (2), lorsqu’un courant circulant dans un dispositif de coupure (3 à 10) est strictement supérieur au deuxième seuil de courant de défaut, puis une ouverture du dispositif de coupure (3 à 10), puis une fermeture de l’interrupteur (50), puis une fermeture du disjoncteur (2).
- Procédé selon la revendication 12, comprenant une ouverture de l’interrupteur (50) après la fermeture du disjoncteur (2).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 13, dans lequel un courant d’une première phase circule à l’entrée de raccordement (12), le procédé comprenant une mesure d’une différence entre le premier courant et un deuxième courant alimentant les circuits électriques et ayant une phase distincte de celle du premier courant, et comprenant, lorsqu’une différence de courant est supérieure ou égale à un seuil de courant de fuite, une ouverture successive de chaque dispositif de coupure (3 à 10) de manière à déterminer le dispositif de coupure (3 à 10) en défaut générant la différence de courant.
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|---|---|
| WO2023203129A1 (fr) | 2023-10-26 |
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