Brevet FR2177610A1 — publié le 19731109

La présente invention est relative aux systèmes de mis e-à-la-terre. Dans les systèmes de mise-à-la-terre du type indépendants de la puissance ou passifs employant des déclencheurs polarisés actionnés directement par des translateurs d'équilibreurs à noyaux, ou toroides, il est pratiquement impossible de concevoir les toroïdes de façon à ce qu'ils aient à la fois des régimes de courant élevés et des dimerisions réduites. Ceci est priJcipalement du au fait que la puissance disponible au torolde est utilisée d'une façon insuffisante dans les systèmes classiques. Il est connu par exemple d'emmagasiner l'énergie provenant du torolde dans un seul condensateur puis de décharger cette énergie au moyen d'un dispositif commutateur tel qu'un redresseur au silicium ou un commutateur au silicium à travers la bobine d'excitation des moyens interrupteurss du circuit. Puisque la bobine d'excitation des moyens interrupteurs du circuit nécessite une certaine quantité de courant pendant un certain temps pour fonctionner, et puisque le dispositif commutateur nécessite une tension supérieure à sa tension directe ou de saturation minima pour fonctionner, il en résulte que le condensateur est chargé jusqu'à une tension importante en un temps donné. Puisque le condensateur, lorsqu'il est déchargé par les moyens de commutation, se décharge seulent jusque la tension de saturation du dispositif commutateur, qui peut être de l'ordre d'un ou deux volts, la charge qui reste dans le coldensateur est perdue. D'ordinaire, un redresseur ou un commutateur au silicium possède une tension directe ou de saturation maxima de 1,5 à 2 volts (Eour des pièces duLcommerce non-sélectionnées) et il faut un condensateur d'une centaine de microfarad pour donner un courant de décharge d'intensité et de durée suffisantes pour actionner la bobine d'excitation. le condensateur doit entre chargé jusqu'à environ 2,5 volts. Lorsque le dispositif commutateur est déclenché, le condensateur se décharge de 2,5 à 2 volts. La charge initiale eTagasi- née est égale à 100 x 2,5 x 10-6 coulomb et, à la fin de la décharge, la charge est de 100 x 2 x 10 6 coulomb.Ainsi 80% de la charge reste inutilisée dans le cordensateur. Le condensateur peut m8me devoir être chargé à une terision plus élevée pour enrpêcher le redresseur au silicium de se couper trop rapidement, ce qui réduirait la durée de la décharge. La présente invention a pour objet de proposer un sys tème de mise-à-la terre dans lequel la puissance disponible au torolde est utilisée d'une façon beaucoup plus complète qu'il n'avait été possible jusqu'à ce jour. Un système de mise-à-la-terre suivant l'invention comprend un translateur équilibreur à noyau ayant un enroulement secondaire à prises multiples, des moyens pour redresser la tension induite dans l'enroulement secondaire du translateur sous l'action d'un déséquilibre, un premier dispositif d'accumulation susceptible d'être chargé jusqu'à une tension prédeterminée par la tension redressée, un premier dispositif commutateur susceptible d'être excité par le premier dispositif d'accumulation lorsqu'il est chargé, un second dispositif d'accumulation susceptible d' être chargé par la tension redressée jusqu'à une tension infé- rieure à la tension pré-déterminée jusqu'à laquelle est chargé le premier dispositif d'accumulation, et un second dispositif commutateur susceptible d'être excité lorsque le premier dispositif commutateur est excité pour permettre au second dispositif d'accumulation de se décharger, à travers le second dispositif commutateur, dans des organes interrupteurs du circuit pour les actionner. Un exemple de l'invention est décrit ci-après en référence au schéma de circuit annexé. Sur le dessin est représentée la disposition classique qui comprend un toroide 10, un enroulement secondaire 11, ainsi que des conducteurs 12, sous courant et neutre, traversant le torolde et conduisant au-circuit à protéger. S'il se produit un défaut de mise-à-la-terre dans le circuit à protéger, la tension sera induite dans l'enroulement secondaire li sous l'effet du déséquilibre. lorsque ceci se pro duitssles condensateurs C1 et CS se chargent. Le condensateur C2 se charge en courant redressé à période complète et le condel,sateur Ci se charge en courant redressé à demi-période. En outre, le condensateur CI est susceptible de se charger jusqu'à un potentiel double de celui de C2. D'ordinaire,le condensateur C1 se charge jusqu'à 1,6 volts et le condensateur C2 se charge jusqu'à G,8 volt. la diode Di est une diode redresseuse commune à la fois à Ci et C2 en train de se charger. Ceci assure que le rapport de tension jusqu'auquel C1 et C2 se chargent reste constant puisque la chute de tension de la diode est commune aux deux circuits. il est important d'empêcher le condensateur Ci de se charger jusqu'à un potentiel supérieur à celui requis par le rapport pré-établi, et si cela se produit, le déclencheur ou le circuit commutateur T1, T2 peut fonctionner avant que le condensateur C2 n'ait atteint son niveau désiré. Ceci peut se produire lorsque des Diodes séparées sont employées pour le chargement des condensateurs C1 et C2 et lorsque la tension induite de l'enroulement secondaire est élevée, notamment en cas de déséquilibre important. Le condensateur C2 peut cependant être autorisé à se charger jusqu'à un niveau de tension supérieur à celui donné par le rapport pré-établi des tensions. Ceci peut se produire si la chute de tension de la diode D2 est inférieure à celle de la diode D1. La Diode D3 est une Diode de blocage qui empoche lecaidensateur C1 de se décharger dans le condensateur C2 pendant le demi-cycle au cours duquel le condensateur CI n'est pas en train de se charger. Lorsque la tension du condensateur Cl a atteint une valeur donnée par le courant prédéterminé de mise-à-la-terre, ou déséquilibre de courant, l'élément R1 du potentiomètre R1, R2 est réglé pour provoquer l'enclenchement du commutateur Ti, T2, ce qui signifie que la tension aux bornes de Ri est réglée à la tension requise de l'émetteur de base de T1 pour rovoquer enclenchement du commutateur T1, T2. Le commutateur T1, T2 vient à saturation ou à fond et la tension à la base de T2 s'élève presque jusqu'au plein potentiel positif. Cette discontinuité soudaine de tension apparait à la base de T3 et provoque sa saturation. Ainsi, le condensateur C2 se décharge à travers la bobine d'excitation SX d'un interrupteur de circuit en provoquant son fonctionnement. Puisque la tension de saturation de T3 est faible, la plus grande partie de la charge accumulée dans C2 est déchargée. D'ordinaire la tension de saturation maxima de T3 est de 0,25 volt et le condensateur C2 se décharge depuis 0,8 volt jusqu'à 0,25 volt. En d'autres termes, 68% de l'énergie du condensateur C2 se décharge. Le circuit commutateur 11, T2 est essentiellement un rdresseur ou un commutateur au silicium monobloc. La tension de saturation d'un tel dispositif commutateur est inférieure à celle d'un redresseur ou commutateur au silicium ordinaire. Normalement la tension de saturation maxima de T1, T2 est de 0,9 volt. Avec la disposition classique utilisait un seul condensateur d'environ 100 microfarad et un commutateur ou un redresseur au silicium exigeait une tension d'environ 2,5 volts pour fonctionner, le condensateur nécessite une charge de 100 x 2,5 x 10 6 coulomb = 250 microcoulomb. Avec la disposition de la présente invention où C1 est de 3 microfarad chargé jusqu'à une tension de 1,6 volts et où C2 est de 100 microfarad chargé jusqu'à 0,8 volts, la charge requise est de (100 x 0,8 + 3 x 1,6) x 10 6 coulomb-= 84,8 microcoulomb. La taille du toroïde de caractéristiques données est directement fonction de la tension jusqu'à laquelle un condensateur donné doit entre charge en un temps donné. On voit ainsi qu'on peut employer un toroïde plus pe tit pour charger 100 F jusqu'à 0,8V plus 3 f jusqu'à 1,6 V dans un temps donné que celui qui est nécessaire pour charger 100 F jusqu'à 2,5 V dans le même temps. REVENDICATICNS 1 - Système de mise-à-la-terre comprenant un translateur d'équilibreur à noyau et des moyens pour redresser la tension induite dans l'enroulement secondaire du translateur sous l'action d'un déséquilibre, caractérisé en ce qu'il comporte un premier dispositif d'accumulation susceptible d'être chargé jusqu'à une tension pré-déterminée par la tension redressée, un premier dispositif commutateur susceptible d'entre excité par le premier dispositif d'accumulation lorsqu'il est chargé, un second dispositif d'accumulation susceptible d'être chargé par la tension redressée jusqu'à une tension inférieure à la tension Eré-déterminée jusqu'à laquelle est chargé le premier dispositif d'accumulation, et un second dispositif commutateur susce > -tible d'être excité lorsque le premier dispositif commutateur est excité pour permettre au second dispositif d'accunulation de se décharger, à travers le second dispositif ccmmutateur, dans des moyens interrupteursdu circuit pour les actionner. 2 - Système de mise-à-la-terre suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un potentiomètre variable relié aux bornes du premier dispositif d'accumulation ajour régler la sensibilité du premier dispositif commutateur. 3 - Système de mise-à-la-terre suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les premier et second dispositifs d'accumulation sont susceptibles de se charger à travers une Diode commune. 4 - Système de mise-à-la-terre suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier dispositif d'accumulation est susceptible de se charger jusqu'à une tension plus élevée que le second dispositif d'accumulation. 5 - Système de mise-à-la-terre suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les premier et second dispositifs d'accunulation sont des condensateurs. 6 - Systeme de mise-à-la-terre suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le premier condensateur possède une capacité sensiblement inférieure à celle du second condensateur.