Brevet FR2201470A1 — publié le 19740426

La présente invention concerne d'une manière générale le con telle du courant électrique circulant dans un quelconque conducteur et vise plus particulièrement la détection du franchissement par ce courant d'un seuil ampèremétrique prédéterminé. I1 peut s'agir par exemple d'assurer la protection d'un transformateur, d'une batterie de condensateurs, ou encore d'un quelconque autre appareillage. Les dispositifs habituellement utilisés à ce jour pour détecter des seuils de courant mettent en oeuvre des transformateurs de courant et des relais ampèremétriques. Pour ces divers dispositifs, il existe des sujétions techniques et réglementaires contraignantes et relativement onéreuses. I1 est nécessaire par exemple de transmettre l'intensité des transformateurs de courant à distance par des câbles de sections importantes, pour alimenter des relais. I1 est nécessaire également de mettre en oeuvre des appareils annexes, tels que court-circuiteurs de protection, boite d'essais ou autres. I1 est nécessaire enfin de veiller à ce que les circuits secondaires ne soient jamais ouverts, ce qui présenterait un danger pour le personnel et le matériel. La présente invention a, d'une manière générale, pour but de pallier ces inconvénients et propose à cet effet la mise en oeuvre d'un interrupteur à lames souples placé à l'intérieur d'un tube métallique amagnétique du type de celui décrit dans le brevet français NO 71 04379 du 10 février 1971. I1 s'avère en effet qu'un tel interrupteur à lames souples présente, lorsqu'il est utilisé en courant alternatif, un pourcentage de retour élevé permettant d'envisager sa mise en oeuvre en tant que relais de mesure. Ainsi, et de manière plus précise, la présente invention a pour objet un capteur permettant la détection d'un seuil ampèremétrique dans un conducteur, caractérisé en ce qulil comporte un interrupteur à lames souples placé à l'intérieur d'un tube métallique amagnétique et susceptible d'8tre ipséré sur un quelconque circuit, tel que circuit de protection, circuit d'alarme ou autre, des moyens de couplage étant prévus entre ledit conducteur et ledit interrupteur à lames souples. Pour des intensités faibles allant par exemple de quelques milliampères à quelques dizaines d'ampères, ces moyens de couplage comportent un enroulement formé avec le conducteur et disposé autour du tube contenant l'interrupteur à lames souples. Pour des intensités élevées, supérieures par exemple à quelques dizaines d'ampères et allant jusqu'à plusieurs milliers d'ampères, les moyens de couplage comportent un circuit magnétique entourant le conducteur dans lequel circule le courant à contrôler et présentant un logement pour la mise en place du tube contenant l'interrupteur à lames souples. Quoi qu'il en soit, un capteur suivant l'invention permet efficacement la détection d'un seuil de courant et ainsi la commande d'un quelconque circuit de protection ou d'alarme. Cette commande peut être transmise par des liaisons en fils fins, à une distance aussi grande que désiré, et elle peut ainsi être facilement appliquée à des circuits statiques. En outre, le capteur suivant l'invention est d'un coat réduit, il permet de supprimer le danger que représente le risque d'ouverture de circuits d'intensité, et il permet également de simplifier considérablement les installations en cause. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une première forme de réalisation d'un capteur suivant l'invention ; la figure 2 est une vue en élévation illustrant l'application de ce capteur à la protection d'un transformateur la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 et concerne une variante de réalisation la figure 4 est un bloc diagramme illustrant l'application de cette variante à la protection d'une batterie de condensateurs la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un autre type de réalisation de capteur suivant l'invention ;; la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 et concerne une variante de réalisation les figures 7 et 8 illustrent divers développements de la réalisation représentée à la figure 5. La figure 1 illustre plus particulièrement le cas où le capteur suivant l'invention est destiné à détecter des seuils de courants relativement faibles et inférieurs par exemple à quelques dizaines d'ampères. Suivant la forme de réalisation représentée sur cette figure 1, un tel capteur 10 comporte alors, dans un bottier 11, un corps creux 12, en matière isolante, muni en saillie sur son fond 13 d'un prolongement 14 ; ce prolongement 14 est lui-meme creusé d'un logement 15 dans lequel est placé un tube en métal amagnétique 16 qui contient un interrupteur à lames souples 17. Le corps 12 est fermé par une paroi transversale 18 qui porte deux bornes de raccordement 19, 20. La borne 19 est reliée à l'une des lames de l'interrupteur 17, tandis que la borne 20 est reliée au tube 16, elle-meme reliée à l'autre des lames de l'interrupteur 17. Le conducteur 22 parcouru par le courant à contrdler forme un enroulement 23 autour du prolongement 14 du corps 12, et donc autour du tube 16 contenant l'interrupteur 17. Dans l'exemple représenté, le conducteur 22 traverse longitudinalement le capteur et présente ainsi un brin d'entrée 24, qui traverse le fond du bottier contenant le capteur, et un brin de sortie 25 qui traverse le fond 13 du corps 12 ainsi que la paroi 18 qui ferme celui-ci. Un tel capteur peut assurer la protection d'un quelconque organe et en particulier la protection masse cuve d'un transforma- teur. Une telle possibilité est illustrée par la figure 2 sur laquelle la référence 26 désigne le transformateur à protéger. Le conducteur 22, qui traverse avec enroulement le capteur 10 suivant l'invention, est établi entre la cuve 27 du transformateur 26, et la masse 28. Une liaison 29 relie les bornes 19, 20 de ce capteur à un quelconque circuit de protection ou d'alarme. Dans le cas où un courant de fuite s'établit intempestivement entre la cuve du transformateur et la masse, le capteur 10 suivant l'invention détecte immédiatement ce courant et déclenche le circuit de protection ou d'alarme associé. La sensibilité d'un tel capteur dépend des caractéristiques de l'interrupteur à lames souples choisi, ainsi que du nombre de tours de l'enroulement 23 du conducteur 22 autour de cet interrupteur. Suivant la variante de réalisation illustrée à la figure 3, le corps 12 présente une paroi cylindrique 30 autour de son prolongement 14, et cette paroi 30 forme avec ce prolongement une enceinte annulaire 31 susceptible de contenir un manchon 32 porteur de l'enroulement 23 du conducteur 22 dans lequel circule le courant à contrôler. Dans l'exemple représenté, le manchon 32 qui porte l'enroulement 23 fait corps avec un couvercle 34 adapté à former l'enceinte annulaire 31 ; ce couvercle peut par exemple être rapporté par vissage sur l'extrémité de la paroi cylindrique 30 du corps 12, des barrettes de connexion 35, 36 étant respectivement reliées aux extrémités de l'enroulement 23. Cette forme de réalisation convient tout particulièrement à la protection de batteries de condensateurs de moyenne tension par mesure de déséquilibre. Une telle possibilité est illustrée par le bloc diagramme de la figure 4, sur laquelle on a représenté à titre d'exemple deux réseaux de condensateurs 38, 39 entre points neutres desquels est établi le capteur 10 suivant l'invention. Lorsqu'vil se produit un déséquilibre dû au claquage d'un des condensateurs constituant ces reseaux, l'intensité du courant circulant entre leurs points neutres déclenche le capteur 10 et celuici commande à son tour, comme précédemment, un quelconque circuit de protection ou d'alarme, ou d'une manière plus générale un quelconque circuit d'utilisation. S'il est souhaitable de soustraire un tel capteur à l'action des champs magnétiques parasites, il suffit d'entourer l'enroulement 23 d'un cylindre de fer ou d'anhyster. S'agissant maintenant de la détection d'un seuil de courant relativement élevé compris par exemple entre quatre-vingts ampères et plusieurs milliers d'ampères, un capteur suivant l'invention comporte avantageusement, figure 5, un circuit magnétique 40 globalement annulaire, constituant un diviseur magnétique et entourant le conducteur 41 dans lequel circule le courant à contrôler. Le circuit magnétique 40 comporte localement une cavité 42, orientée vers l'intérieur, et ne présente donc au droit de cette cavité qu'une section de passage rétrécie 43, dans le but de favoriser la création de ligne de fuite en cet endroit. Le circuit magnétique 40 présente encore un logement 45, qui est adapté à recevoir le tube 16 contenant l'interrupteur à lames souples 17, et qui recoupe la cavité 42, la disposition d'ensemble étant telle que les extrémités libres des lames souples de l'interrupteur 17 sont sensiblement au centre de la cavité 42. Afin d'abaisser l'intensité du flux passant dans le circuit magnétique 40, celui-ci peut être ouvert (non représenté > . Une telle réalisation peut être utilisée lorsqu'il n'existe pas de champs parasites à proximité du capteur. Cependant, et de préférence, pour éviter l'action de tels champs parasites, le circuit magnétique 40 reste fermé. Dans ce cas, un moyen de compensation est prévu autour d'une partie du circuit magnétique 40, pour compensation des ampères tours primaires. Un tel moyen de compensation peut être constitué par exemple par un enroulement 48, figure 5, ou par une bague de cuivre 49, figure 6. L'avantage de l'enroulement 48 est que par un court-circuit partiel ou total de cet enroulement, il est possible de régler le seuil de l'ouverture de l'interrupteur à lames souples. Dans tous les cas, et même lorsque le circuit magnétique 40 est ouvert, un tel réglage est également possible en plaçant autour de la section rétrécie 43 du circuit magnétique 40 un enroulement de centrale 50 dont la mise en court-circuit partiel ou total facilite la dérivation des lignes de force empruntant les lames de l'interrupteur à lames souples passant par la cavité 42. Ces deux possibilités de réglage, qui agissent en sens inverses, peuvent être utilisées ensemble ou séparément, localement ou par action à distance. Suivant la forme de réalisation illustrée à la figure 6, le circuit magnétique 40 a un contour rectangulaire, et présente ainsi au moins un tronçon rectiligne 55, et c'est dans ce tronçon rectiligne qu'est formé le logement 45 prévu pour le tube 16 contenant l'interrupteur à lames souples 17. Ce logement est ainsi à même d'assurer complètement la protection mécanique et magnétique de cet interrupteur. Bien entendu, d'autres contours peuvent être adoptés pour le circuit magnétique 40 et par exemple un contour carré. S'il est nécessaire, et en particulier dans le cas d'une utilisation sur des circuits portés à des tensions élevées, le capteur suivant l'invention peut être isolé de manière convenable, à la façon par exemple des transformateurs de type tore. Lorsqu'on utilise le capteur représenté à la figure 5 afin de détecter un seuil ampèremétrique pour assurer par exemple la protection d'une ligne ou d'un transformateur, il est possible de mesurer le courant parcourant le circuit correspondant sans adjoindre un transformateur de courant supplémentaire. On utilise à cet effet, figure 7, un voltmètre 60 pour mesurer la tension apparaissant aux bornes de la résistance ou enroulement de réglage de seuil 48. La tension à mesurer est ajustée au calibre du voltmètre à l'aide d'un potentiomètre 61. Cette tension est proportionnelle au courant circulant dans l'enroulement 48 et en phase avec lui. Elle est l'image du courant circulant dans le conducteur 41. Il est ainsi possible avec le même appareil de détecter un seuil et d'effectuer des mesures d'intensité et éventuellement de phase et de puissance. Par ailleurs des essais satisfaisants ont été réalisés pour assurer le fonctionnement de la protection d'une ligne par exemple, sans l'utilisation d'une source auxiliaire, figure 8. La force électromotrice induite dans un enroulement supplémentaire 63 entourant un tronçon du circuit magnétique est utilisée, après redressement en 64, pour l'alimentation de dispositifs de temporisation 65 et de signalisation 66 ainsi que pour la mise en oeuvre d'un dispositif de déclenchement 67 commandant un disjoncteur 68. Cette disposition semble particulièrement intéressante pour cette fonction car elle permet - La suppression de la source auxiliaire (batterie d'accumulateurs, etc..), - de rendre indépendantes entre elles les protections devant se secourir mutuellement, - de diminuer la vulnérabilité des circuits qui peuvent être facilement localisés. En résumé, le capteur suivant l'invention ainsi complété peut assurer les trois fonctions suivantes - détection d'un seuil, - mesures, - alimentation autonome d'une protection et de ses signalisations. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux for més de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution et/ou de combinaisons de leurs divers éléments. REVENDICATIONS 1. Capteur pour la détection d'un seuil ampèremétrique dans un conducteur, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur à lames souples placé à l'intérieur d'un tube métallique amagnétique et susceptible d'être inséré sur un quelconque circuit d'utilisation tel que circuit de protection, circuit d'alarme, etc.., des moyens de couplage étant prévus entre ledit conducteur et ledit interrupteur à lames souples. 2. Capteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de couplage comportent un enroulement formé par le conducteur et disposé autour du tube contenant l'interrupteur à lames souples. 3. Capteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un corps en matière isolante présentant un prolongement creusé d'un logement dans lequel est placé le tube contenant l'interrupteur à lames souples, et l'enroulement du conducteur est disposé autour de ce prolongement. 4. Capteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le corps en matière isolante présente une paroi autour de son prolongement, à distance de celui-ci, ladite paroi et ledit prolongement formant une enceinte annulaire et à celle-ci est associé un couvercle isolant portant un manchon sur lequel est disposé l'en- roulement du conducteur. 5. Capteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de couplage comportent un circuit magnétique globalement annulaire entourant le conducteur et présentant un logement pour mise en place du tube contenant l'interrupteur à lames souples. 6. Capteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit magnétique présente une cavité orientée vers l'intérieur et le logement du tube contenant l'interrupteur à lames souples recoupe cette cavité. 7. Capteur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les extrémités libres des lames de l'interrupteur sont sensiblement au centre de la cavité du circuit magnétique. 8. Capteur suivant l'une quelconque des revendications 6, 7, caractérisé en ce qu'un enroulement de contrôle est disposé autour de la section rétrécie du circuit magnétique qui se trouve au droit de la cavité de celui-ci. 9. Capteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'un moyen de compensation entoure une partie du circuit magnétique, tel qu'enroulement, bague métallique ou autre. 10. Capteur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que cet enroulement de compensation est en court-circuit au moins partiel. 11. Capteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit magnétique est ouvert. 12. Capteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit magnétique comporte un tronçon rectiligne et le logement prévu pour le tube contenant l'interrupteur à lames souples est formé dans ce tronçon rectiligne, qui assure ainsi la protection mécanique complète dudit tube. 13. Capteur suivant l'une quelconque des revendications 9, 10, caractérisé en ce qu'un voltmètre de mesure est branché aux bornes de l'enroulement de compensation, de préférence par l'intermédiaire d'un potentiomètre de réglage. 14. Capteur suivant l'une quelconque des revendications 5 à 13, caractérisé en ce qu'un enroulement particulier est prévu autour d'un tronçon du circuit magnétique, pour la commande de l'un au moins des dispositifs suivants : dispositif de temporisation, dispositif de signalisation, dispositif de déclenchement.