Brevet FR2096663A1 — publié le 19720225

La présente invention a pour objet un dispositif limiteur de tension ou parafoudre, destiné à la protection des circuits électriques, et plus particulièrement, des équipements d'automatisme des centrales, ces derniers étant très vulnérables en raison des longues antennes nécessaires à la collecte des informations lointaines extérieures à la centrale. On connaît divers types de limiteurs de tension, en particulier les limiteurs de tension à éclateurs et les limiteurs constitués par des tubes à gaz à tension d'amorçage déterminée le dispositif limiteur de tension selon l'invention utilise des composants électroniques, et il présente l'avantage d'assurer l'écoulement, vers le potentiel de référence (masse ou terre), des surtensions éventuelles dans la ligne à protéger sans qu'il en résulte une interruption de service perceptible dans cette ligne suivant une variante d'application, ce dispositif peut servir à la protection ultra-rapide contre les surintensités des circuits courant continu. De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif limiteur de tension caractérisé par le fait qu'il comprend un thyristor monté entre une ligne à protéger contre les surtensuions et un potentiel de référence (masse ou terre) et une diode de Zéner alimentée en potentiomètre entre cette ligne et ledit potentiel de référence, cette diodë~ds-- ner étant montée de façon à pouvoir attaquer la porte de commande du thyristor et ayant une tension d'amorçage. correspondant à la tension à partir de laquelle ledit thyristor devient conducteur, le montage étant tel que toute tension supérieure à une valeur donnée dans la ligne à protéger, amorce la diode de Zéner qui, à son tour, rend le thyristor conducteur, mettant ainsi la ligne à protéger en communication avec ledit potentiel de référence, et que, lorsque la tension redescend au-dessous de cette valeur, la diode de Zéner se désamorce, le thyristor reprenant alors sa position bloquée, l'isolation de la ligne à protéger par rapport au potentiel de référence reprenant sa valeur d'origine conditionnée par les résistances qui constituent le circuit d'alimentation de la diode de Zéner. Suivant une forme de réalisation avantageuse, un dispositif amplificateur est intercalé entre la diode de Zéner et le thyristor, et la diode de Zéner attaque la porte de commande du thyristor par l'intermédiaire de ce dispositif amplificateur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif et nullement limitatif divers modes d'utilisation du dispositif selon l'invention. Sur ces dessins, - les figures 1 à 3 sont des schémas de principe de montage du dispositif selon l'invention, ce dispositif étant destiné à protéger respectivement un réseau monophasé, un réseau triphasé dont le neutre n'est pas à la terre et un réseau continu. - la figure 4 est un schéma de montage du dispositif selon l'invention correspondant à l'utilisation de ce dispositif comme limiteur de tension ; et, - la figure 5 est un schéma de montage du dispositif selon l'invention correspondant à l'utilisation de ce dispositif comme limiteur d'intensité. Sur ces figures, les memes éléments sont désignés par les mêmes lettres de référence. Le thyristor et la diode de Zéner du dispositif selon l'invention sont désignés respectivement par les notations Th et Z ; L désigne une self associée au thyristor Th. La lettre R, affectée de divers indices, désigne des résistances. Le dispositif selon l'invention, utilisé comme limiteur de tension (fig. 4), comprend le thyristor Th, monté entre une ligne 1 à protéger contre les surtensions et un potentiel de référence (terre T), la diode de Zéner Z, un transistor Q servant d'étage amplificateur, ce transistor étant alimenté en po tentiomètre entre la ligne 1 à protéger et la terre, et diverses résistances R1 à R Le fonctionnement de ce dispositif (fig. 4) est le suivant la montée en tension du fil de ligne 1 par rapport à la terre T crée une différence de potentiel aux bornes de l'ensemble des résistances R1 + R2. Tant que le potentiel de cathode de la diode de Zéner Z n'est pas supérieur à la tension d'amorçage de cette diode, il ne circule aucun courant dans la branche Z + R3 du montage et le transistor Q reste bloqué ; le thyristor reste donc bloqué lui aussi. Par contre, en cas de surtension dans la ligne 1, c'est-à-dire lorsque la tension d'amorçage de la diode Z est atteinte, il passe dans la résistance R3 un courant proportionnel au courant Zéner ; ce courant donne naissance à une tension aux bornes de R3, rendant ainsi positive la base du transistor q de sorte que Q devient conducteur. Le courant circulant dans la résistance R5 donne naissance, aux bornes de cette résistance à une tension suffisante pour débloquer le thyristor Th et ce dernier met la ligne 1 presque instantanément à la masse. La self L maintient les variations d'intensité par rapport au temps au-dessous de la valeur limite que peut supporter le thyristor Th. Dans le cas où le retour du courant circulant dans la ligne 1 s'effectue par la terre, on dispose des diodes de blocage (non représentées) en amont des résistances R1 et R4. Enfin, lorsque la surtension dans la ligne 1 prend fin, la diode Z se désamorce et le thyristor Th reprend sa position bloquée et l'isolation de la ligne 1 par rapport au potentiel de référence (terre T) reprend sa valeur initiale. Le dispositif selon l'invention, tel que représenté sur la figure 5, est utilisé pour assurer la protection ultrarapide d'une ligne contre des surintensités en courant continu. il fonctionne en court-circuiteur pour assurer cette protection jusqu'à ce que fonctionne un disjoncteur ou fusible placé au départ. de l'alimentation (côté droit de la figure 5). Dans ce montage, la diode Zéner Z est alimentée par un jeu de quatre résistances à savoir les résistances R1 et R2 (prévues déjà dans le montage de la fig. 4), une résistance R6 et une résistance bobinée R7 traversée par l'intensité du circuit 1 à protéger. Le potentiel d'alimentation de la diode Zéner Z est fonction de l'intensité qui traverse la résistance R7 et le seuil d'excitation (tension d'amorçage) de cette diode est choisi pour que son amorçage se produise pour la valeur d'intensité au-delà de laquelle le circuit 1 doit ëtre protégé. Le fonctionnement est le meme que dans le cas de la figure 4 Tant que la tension d'amorçage de la diode Zéner Z n'est pas atteinte (c'est-à-dire, dans le cas présent, tant que l'intensité qui traverse la résistance R7 n'a pas atteint la valeur au-delà de laquelle le circuit doit être protégé), il ne circule aucun courant dans la branche Z + R3 du montage, le transistor Q reste bloqué et, par conséquent, le thyristor Th reste bloqué lui aussi. Par contre, lorsque la tension d'amorçage de la diode Z est atteinte (ctest-à-dire, dans le cas présent , lorsque llinten- sité qui traverse la résistance R7 a atteint une valeur dangereuse pour le circuit-), il passe dans la résistance R3 un courant qui donne naissance à une tension aux bornes de cette résistance, rendant ainsi positive la base du transistor q, de sorte que Q devient conducteur et que le courent circulant dans la résistance R5 donne naissance aux bornes de cette dernière, å une tension suffisante pour débloquer le thyristor Th. Ce dernier court-circuite presque instantanément, à travers la résistance bobinée R7, la source d'alimentation (côté droit de la fig. 5) dont les protections normales (disjoncteur, fusible, etc) assurent la cou-pure dans les délais habituels. il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif et nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toutes modifications de détail sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS Dispositif limiteur de tension destiné à la protection d'une ligne, caractérisé par le fait qutil comprend un thyristor monté entre une ligne à protéger contre les surtensions et un potentiel de référence (masse ou terre) et une diode de Zéner alimentée en potentiomètre entre cette ligne et ledit potentiel de référence, cette diode de Zéner étant montée de façon à- pouvoir attaquer la porte de commande du thyristor et ayant une tension d'amorçage correspondant à la tension à partir de laquelle ledit thyristor devient conducteur, le montage étant tel que toute tension supérieure à.une valeur donnée dans la ligne à protéger amorce la. diode de Zéner qui, à son tour, rend le thyristor conducteur, mettant ainsi la ligne à protéger en communication avec ledit potentiel de référence, et que, lorsque la tension redescend au-dessous de cette valeur, la diode de Zéner se désamorce, le thyristor reprenant alors sa position bloquée, l'isolation de la ligne à protéger par rapport au potentiel de référence reprenant sa valeur d'origine conditionnée par les résistances qui contituent le circuit d'alimentation de la diode de Zéner. 2) Dispositif limiteur de tension selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un dispositif amphificateur est intercalé entre la diode de Zéner et le thyristor, cette diode attaquant la porte de commande du thyristor par l'intermédiaire de ce dispositif amplificateur. 3) Dispositif limiteur de tension selon les revendications 1 ou 2, et utilisé comme limiteur d'intensité de circuits à courant continu, ce dispositif étant caractérisé par le fait que le circuit d'alimentation de la diode Zéner cJnprend une résistance bobinée traversée par l'intensité de la ligne à protéger et que le seuil d'excitation (tension d'amorçage) de cette diode est choisi pour que son amorçage se produise pour la valeur d'intensité au-dela de laquelle le circuit doit être protégé.