Brevet FR2249464A1 — publié le 19750523

La présente invention concerne un montage pour un dispositif protecteur destiné à mesurer les courants d'un réseau électrique avec un transformateur par phase. Pour la surveillance de réseaux électriques, les courants et tensions de réseau sont d'abord mesurés au moyen de transformateurs et transformés respectivement en courants et tensions d'une valeur telle que leur traitement puisse s'effectuer dans les dispositifs protecteurs montés en aval. L'utilisation de transformateurs pour mesurer les courants et tensions à surveiller permet, en meme temps, d'obtenir l'isolement électrique nécessaire entre le réseau à surveiller et le dispositif protecteur proprement dit. les courants secondaires des transformateurs sont ensuite, en règle générale, transformés en tensions proportionnelles.Pour cela, on peut utiliser de manière connue un montage dans lequel chacun des trois phases du réseau triphasé à surveiller est d'abord mesuré dans un transformateur de courant dit principal. k la suite de chaque transformateur de courant principal, il est monté un transformateur de courant intermédiaire. Les courants de ces transformateurs intermédiaires sont redressés dans un circuit redresseur dans lequel, en même temps, le plus fort des trois courants est choisi. Ce courant est transformé, au niveau d'une résistance réglable reliée au circuit redresseur, en une tension proportionnelle qui est appliquée à un étage de valeur de seuil présentant une valeur de seuil réglée de manière fixe. L'étage de valeur de seuil délivre un signal lorsque la tension appliquée à la résistance réglable est égale ou supérieure à la tension de valeur de seuil. Etant donné que le courant de sortie du circuit redresseur doit être adapté au réseau électrique à surveiller, la résistance réglable doit, en conséquence, être réglée de fanon que la tension de valeur de seuil de l'étage de valeur de seuil montée en aval. Lorsque, pour un courant I1 du circuit redresseur qui doit juste atteindre la valeur de réponse de l'étage de valeur de seuil, la résistance réglable présente une valeur R1, alors elle doit, pour un courant 2. 11, présenter la valeut R1/2 et, pour un courant 3 . 11, la valeur R1/3 etc. L'échelle applicable à la résistance réglable présente, par conséquent, une division non linéaire.Cette division non linéaire complique désavantageusement le -réglage de valeurs intermédiaires, en particulier lors que l'ensemble de l'échelle ne peut pas être observé. En outre, il est connu un montage dans lequel les trois courants de phase du réseau triphasé à surveiller sont, après transformation dans trois transformateurs de courant principaux et trois transformateurs de courant intermédiaires, transformés par l'intermédiaire de trois redresseurs et trois résistances en trois tensions continues. Dans un circuit OUKmontE en aval et composé-de diodes, la tension la plus importante est choisie et å nouveau envoyée sur un étage de valeur de seuil monté en aval.Pour que le fonctionnement ne soit pas faussé par le fait que les diodes constituant le circuit OU varient en fonction de la température, la valeur de seuil de l'étage de valeur de seuil est limitée à une certaine valeur minimale. kinsi, une limite est désavantageusement imposée dès le départ à la sensibilité de réponse de l'étage de valeur de seuil, ce qui est très défavorable, en particulier en ce qui concerne la mesure de courats de perte à la terre à l'aide de transformateurs de courant totaux, puisqu'il existe alors le risque que, en présence d'une perte à la terre à fort courant, du fait de la charge imposée au transformateur de courant principal par le transformateur de courant total, le premier entre en état de saturation de sorte que la valeur de réponse pour le déclencheur de court-circuit n'est pas atteinte. La présente invention crée un montage qui évite les inconvénients cités et qui, pour une grande sensibilité de réponse -- des étages de valeur de seuil, n'impose qu'une faible charge aux transformateurs de courant principaux. Ce problème est résolu suivant la présente invention par le fait qu'une résistance de charge est connectée aux enroulements secondaires de chaque transformateur, que les tensions alternatives appliquées aux résistances de charge sont superposées à des tensions continues différentielles réglables et que les tensions totales résultant des tensions continues différentielles et des tensions alternatives commandent chaque fois un amplificateur opérationnel de telle sorte que l'un de ces derniers délivre un signal de sortie en présence d'une amplitude de tension alternative dépassant la tension continue différentielle. Lorsqu'il n'est prévu qu'une seule source de tension présentant une tension d'alimentation positive et que, en outre, une adaptation linéaire à des courants de phase modifiés doit etre possible, on prévoit avangageusement que chaque résistance de charge soit connectée par une borne à un diviseur de tension, que les prises de ces diviseurs de tension soient connectées respectivement à la première entrée des amplificateurs opérationnels, que la deuxième borne de chacune des résistances de charge soit reliée à un pôle de la source de tension continue auxiliaire, que la deuxième borne de chaque diviseur de tension soit reliée à l'autre pale de la source de tension continue auxiliaire et que la deuxième entrée de chaque amplificateur opérationnel soit reliée à la prise d'une résistance communie, réglable, alimentée par la source de tension continue auxiliaire. La présente invention est expliquée plus en détail ci-dessous à laide de deux exemples de réalisation illustrés aux fig. 1 i 3. La fig. 1 représente le montage suivant l'invention avec trois-tansforsateurs de courant intermédiaires. La fig. 2 représente 1 'évolution dans le temps de la tension d'entrée et de la tension de sortie d'un amplificateur opérationnel La fig. 3 représente le montage suivant l'invention avec un transformateur de courant total additionnel. La fig. 1 désigne par R, S et e les trois phases d'un réseau triphasé à surveiller dont les courants sont mesurés poetrois transformateurs de courant principaux 1, 2 et 3. Rn aval des trois transformateurs de courant principaux 1, 2 et 3 sont mon- atés trois transformateurs de courant intermédiaires 4, 5 et 6, une résistance de charge 8, 9, 10 étant montée en parallèle res pectivement avec les'enroulements secondaires 4", 5", 6" des transformateurs de courant intermédiaires 4, 5 et 6. Âlors que la première borne de chacune des résistances de charge 8, 9 et 10 est reliée au p8le négatif d'une source de tension continue UB, leur deuxième borne est connectée, par l'intermédiaire de résistances fixes 12, 13 ; 14, 15 ; 16, 17 montées en tant que diviseurs de tension, aux entrées non inverseuses El de trois amplificateurs opérationnels VI, V2 et 73 et au pôle positif de la source de tension UB. les entrées non inverseuses E2 des aimplificateurs opérationnels V1,V22 V3 sont reliées entre elles et, en'outre, à une prise 7 d'une résistance réglable 11 sont connectées, par l'intermédiaire de résistances fixes additionnelles 18 et 19, aux pâles de la source de tension UB.Celle-ci délivre, en outre, la tension d'alimentation pour les trois amplificateurs opérationnels V1, V2 et V3. Les résistances fixes 12 à 19 ont une valeur ohmique sensiblement plus élevée que celle des résistances de charge 8, 9 et 10. le fonctionnement du montage est expliqué ci-après en se reportant aux fig. 2a - 2c dans lesquelles sont représentées la tension d'entrée et la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel V1 pour trois cas de fonctionnement différents. Les explications slivantes se rapportent à l'amplificateur opérationnel V1 mais sont également applicables, de manière corres pondante, aux amplificateurs opérationnels V2 et V3. I1 est supposé qu'à l'instant t - 0 (fig. 2a)il ne passe pas encore de courant dans les trois lignes R, S et T. De ce fait, aucune tension alternative ne peut atteindre l'amplificateur opérationnel V1, ce qui ressort clairement des fig. 2a et 2b dans lesquelles 11 évolution de la tension alternative appliquée à la résistance de charge 8 et à l'amplificateur opérationnel V1 est représentée.Tant qu'il ne passe pas de courant par les phases R, S et T, il ne s'applique aux entrées E1, E2 de l'amplificateur opérationnel V1 qu'une tension continue différentielle UD qui se compose des tensions UE1 = U2 et UE2 appliquées aux entrées El et E2 de l'amplificateur opérationnel VI. ta tension de sortie UEX1 de 1'amplificateur opérationnel V1 est nulle (fig. 2c) puisque la tension continue UE2 servant de tension de référence n'est pas alEinte par la tension UEl U2 appliquée à l'entrée E1. A l'instant t = tl, les trois phases R, 2, et T sont mises en circuit, de sorte qu'il s'applique à la résistance 8 une tension alternative U1 qui, sous une forme affaiblie et conjointement avec la tension continue U2 superposée à elle, atteint l'entrée E7 de l'amplificateur opérationnel V1. L'allure et l'importance de cette tensionUEl appliquées à l'entrée El de l'amplificateur opérationnel V1 sont représentées à la fig. 2b. k présent, il s'applique à cette entrée donc une tension totale qui se compose de la tension continue U2 et e la tension alternative affaiblie U1'. Cependant, étant donné que l'amplitude de cette tension totale reste toujours inférieure à la tension continue de référence UE2 appliquée à l'-entrée E2, il ne peut pas apparaftre d'impulsions à la sortie de l'amplificateur opérationnel VI. A l'instant t = t2, le courant doit à présent, tout au moins dans la phase R, être suffisamment élevé pour que la tension alternative U1' appliquée à l'entrée El de l'amplificateur opérationnel V1 dépasse la tension continue différentielle UD pendant des intervalles de temps déterminés A t. Au cours de ces intervalles de temps At, l'amplificateur opérationnel V1 est rendu conducteur de sorte qu'au cours de ces intervalles des impulsions de tension UEX1 apparaissent à la sortie (fig. 2c). Par l'intermédiaire d'un circuit OU 25, qui est commandé par les sorties des amplificateurs opérationnels V1, V2 et V3, ces impulsions de tension arrivent sur un étage de prolongement de durée d'impulsion 26 qui délivre un signal de tension continue et provoque, par l'intermédiaire d'un relais auxiliaire monté en aval, la coupure du courant dans la ligne défectueuse. La tension continue différentielle UD entre les deux entrées de l'amplificateur opérationnels V1 peut facilement être modifiée en déplaçant la prise 7 de la résistance réglable 11. Avantageusement, les deux autres entrées E2 des amplificateurs V2, V3 sont également connectées à l'entrée E2 de l'amplificateur opérationnel V1 et à la prise 7 de la résistance réglable 11 de sorte qu'il ne faut qu'une seule résistance réglable pour régler conjointement les tensions continues de référence appliquées aux trois entrées E2 des amplificateurs opérationnels VI, V2 et V3. Si l'amplificateur opérationnel V1 ne doit réagir que pour un courant plus important dans la phase R, la tension continue de référence UE2 et, par suite, également la tension continue différentielle UD = UE2 - U2 se trouvent augmentées. C'est seulement lorsque l'amplitude de la tension alternative U1) redevient supérieure à la valeur de la tension continue différentielle UD = UE2 - U2 que la sortie de l'amplificateur opérationnel V1 délivre des impulsions de tension Inversement, en cas de variation de la tension continue de référence UE2 appliquée à l'entrée E2 de l'amplificateur opérationnel V1 et, par suite, en cas de diminution de la tension continue différentielle UD, des impulsions de tension se produl- sent déjà à la sortie de l'amplificateur opérationnel V1 pour de plus faibles amplitudes de la tension alternative U1'. Une variation des courants des phases à surveiller R, S et T produit une variation correspondante des tensions alternatives U1 aux résistances de charge et des tensions U1' aux entrées El des amplificateurs opérationnels VI, V2 et V3. A la différence de l'exemple de réalisation de la fig. 1, les entrées non inverseuses El peuvent également être connectées entre elles et à la prise 7 de la résistance réglable Il, auquel cas les tensions alternatives Ul' sont envoyées sur les entrées non inverseuses E2 des amplificateurs opérationnels V1, V2 et V3. A la fig. 3, il est prévu, outre les organes de commutation présentes à la fig. 1 et désignés par les mêmes chiffres, un transformateur de courant total 24 qui mesure le courant total et dont l'enroulement secondaire 24' est shunté par une résistance fixe 20. Deux diodes Zener 21 et 22 sont montées en parallèle avec la résistance 20. Pour le transbrmateur de courant tdal 24, il est en outre prévu un amplificateur opérationnel additionnel V4 qui est alimenté par la source de tension UB et dont l'entrée inverseuse E2 est connectée à une résistance réglagle additionnelle 23. A la suite de l'amplificateur opérationnel V4, il est monté un étage de prolongement de durée d'impulsion additionnel 27. Le transformateur de courant total o4 mesure la somme de tous les courants passant par les enroulements primaires des transformateurs de courant intermédiaires 4, 5 et 6 et qui sont transformés par la résistance 20 en une tension. Cette tension est limitée par les diodes Zener 21, 22 à une valeur déterminée et est amenée sous une forme affaiblie à l'entrée El de l'amplificateur opérationnel V4. Aux entrées El, E2 s'applique à nouveau une tension continue différentielle variable de sorte que l' plificateur opérationnel V4 délivre seulement des impulsions de tension à l'étage de prolongement de durée d'impulsion 27, relié à sa sortie, lorsque la valeur de l'amplitude de la tension alternntive appliquée à l'entrée El est supérieure à la valeur de la tension continue différentielle entre les entrées El et E2. Etant donné que la sensibilité de réponse des amplificateurs opérationnels peut être choisie très grande, il suffit d'appli- quer de faibles tensions alternatives aux résistances 8, 9, 10 et 20 pour des valeurs prédéterminées de celles-ci. Ainsi, le transformateur de courant total 24 et les transformeteurs de courant principaux 1, 2 et 3 sont avantageusement chargés d'une manière suffisamment faible pour qu'ils ne risquent jamais d'entrer en état de saturation. Entre chaque transformateur de courant intermédiaire 4, 5, 6 et les résistances 12 à 17, il peut en outre être prévu un filtre constitué par exemple par des circuits RO de manière à obtenir, en l'espace de peu de temps, au niveau des résistances 12 à 17 une tension alternative exempte d'oscillations harmoniques. Ce filtre peut être constitué par exemple par un circuit différentiateur à la suite duquel se trouve un circuit intégrateur. R E V E MT D I C Â T I 0 N S 1 - pontage pour un dispositif protecteur destiné à mesurer les courants d'un réseau électrique avec un transformateur par phase, caractérisé en ce qu'une résistance de charge 8, 9, 10 est connectée respectivement aux enroulements secondaires 4n, 5", 6" de chaque transformateur 4, 5 et 6, en ce que les tensions alternatives appliquées aux résistances de charge 8, 9 et 10 sont superposées à des tensions continues différentielles réglables et en ce que les tensions totales résultant des tensions continues différentielles et des tensions alternatives commandent chaque fois un amplificateur opérationnel V1, V2, V3 de telle façon que l'un des amplificateurs opérationnels VI, V2 et V3 délivre un signal de sortie en présence d'une amplitude de tension alternative dépassant la tension continue dif férentielle. 2 - Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque résistance de charge 8, 9 et 10 est connectée par l'une de ses bornes à un diviseur de tension, en ce que les prises de ces diviseurs de tension sont reliées respectivement à la première entrée El des amplificateurs opérationnels V7, V2 et V3 et en ce que la deuxième borne des résistances de charge 8, 9 et 10 est reliée à l'un des pôles (-) d'une source de tension continue auxiliaire UB, en ce que la deuxième borne de chacun des diviseurs de tension est reliée à l'autre pôle (+) de la source de tension continue auxiliaire UB et en ce que la deuxième entrée E2 dê chacun des amplificateurs opérationnels V1, V2, V3 est connectée à la prise 7 d'une résistance commune 11, réglable, alimentée par la source de tension continue aun- liaire UB. 3 - Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un transformateur decourant total 24 mesurant le courant de tous les transformateurs intermédiaires 4, 5 et 6, en ce qu'il est relié à une résistance fixe 20 à l'enroulement secondaire 24" du transformateur de couant total 24 en ce que la tension alternative appliquée à la résistance fixe 20 est superposée à une résistance continue différentielle réglable additionnelle et en ce que la tension totale résultant de la tension alternative et de la tension continue différentielle commande un amplificateur opérationnel additionnel V4 de telle manière que celui-ci délivre un signal de sortie en présence d'une amplitude de tension alternative dépassant la tension continue différentielle. 4 - pontage suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les amplificateurs opérationnels VI, V2, V3 et Y* sont des amplificateurs opérationnels intégrés.