Brevet FR2214188A1 — publié le 19740809

L'invention concerne un dispositif de protection de circuits électriques connectés à des câbles ou lignes aériennes ou souterraines, par exemple- des lignes de transmission dedon aées ou téléphoniques, contre des surtensions et phénomènes induits, pouvant présenter des fronts très raides et des intensités ou tensions importantes. La protection des circuits placés en bout de ligne de transmission est essentielle car une surtension ou une surintensité, même très brève, peut détruire ou endommager gravement les circuits d'utilisation de l'information transmise. On connaît déjà des systèmes de protection consistant à dériver des courants ou des tensions, soit manuellement à l'aide d'appareillages classiques à contact mûs mécaniquement, soit au moyen de dispositifs électriques mûs automatiquement par bobines d'appel ou par déformation de lames ou bilames. On a utilisé tout un ensemble de systèmes tels que fusible, commutateur, relais-électromagnétique, etc... Le principal inconvénient de ces systèmes est que leur temps de réponse est très grand et que si le phénomène est rapide, ils ne sont pas actionnés suffisamment rapidement pour protéger le matériel qui re çoit alors la surtension ou la surintensité destructrice. Un autre inconvénient est qu'il faut réarmer manuellement ces systèmes pour les rendre de nouveau utilisables. On a déjà apporté une amélioration en remplaçant ces systèmes électromagnétiques par des selfs et des dispositifs électroniques limiteurs, par exemple, à l'aide de diodes Zener. le dispositif selon l'invention permet de limiter à des valeurs fixées à l'avance les signaux perturbateurs et il présente aussi l'avantage d'avoir un temps de coupure extrêmement bref. Un autre avantage de l'invention est que le dispositif est toujours en état de fonctionnement sans avoir à le réarmer et qu'il ne provoque aucune coupure du circuit à protéger. Le dispositif selon l'invention protégeant un circuit électrique connecté à une ligne de transmission et placé entre ce circuit et cette ligne de transmission est caractérisé en ce qu' il comprend un éclateur reliant l'entrée dudit dispositif à la terre, un circuit électronique à seuil reliant la sortie dudit dispositif à la terre, une résistance étant placée entre les entrées de l'éclateur et du circuit électronique à seuil et reliant l'entrée du dispositif à sa sortie, éclateur permettant de limiter la tension en écoulant les charges à la terre et le circuit électronique allégeant le travail de l'éclateur en dérivant également de fortes intensités à la terre. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit électronique à seuil réagit à la tension de sortie du dispo sitif et est agencé de manière à limiter cette tension- & à une va- leur choisie. D'autres caractéristiques et avantages apparaStront à la lecture de la description détaillée qui va suivre faite en référence au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple non limitatif.pour-illiistrer un mode de réalisation préférentiel et sur lequel : - la figure 7 est un schéma du circuit du dispositif - la figure 2 est un schéma du dispositif en utilisation avec une ligne à deux fils - la figure 3 est une vue de la mise en forme sur circuit imprimé des liaisons entre composants - la figure 4 est une vue de la mise en place des divers composants sur le circuit représenté en figure 3. Sur les différentes figures, les mêmes références se rapportent auxmames éléments. La figure 1 est unEchéma du circuit du dispositif qui comporte essentiellement un éclateur 3, un interrupteur commandé 4 du type appelé communément TRIAC, reliant la ligne E.S.à la terre. Les points de jonction A et 3 de l'éclateur 3 et du TRIAC 4 à la ligne E.S. sont séparés par une résistance 2. La ligne est reliée au dispositif à la borne E qui est, elle-même reliée au point A à l'aide d'une résistance-i. La résistance 2 est montée en série entre-la résistance 1 et la borne de sortie S du dispositif. L'éclateur 3 relie le point Ade la ligne E.S. à la terre. Le TRIAC 4 relie le point B de la ligne E.S. à la terre. Entre la ligne E.S. et la terre, à la suite du TRIAC 4, sont également placées des résistances 6, 7, 8 montées en série. Un condensateur 9 relie la ligne E.S au point de jonction des résistances 6 et 7. Une diode symétrique à résistance négatiye-5 du type appelée communément DIACcommandeleTRIAC. Elle est reliée à ltélectrode de commande ou gachette du TRIAC 4 d'une part, et d'autre part au point de jonction des résistances 7 et 8. Pour expliquer le fonctionnement, on supposera qu'une surtension se produit dans la ligne, donc-à la borne E du dispositif. La surtension apparaissant à l'entrée du dispositif est divisée par le pont formé, d'une part, par la resistance 1 et l'éclateur 3 et, d'autre part, par la résistance 2 et le TRIAC 4. Lors de la surtension dans la ligne, la tension au niveau A devient supérieure à la tension d'amorçage de ltécla- teur et donc se trouve limitée par--amorçage effectif de ltécla- teur. La surtension résiduelle est limitée par le TRIAC. Au niveau B, la détection de la surtension résiduelle est faite par l'intermédiaire du système de commande du TRIAC 4 forme de la résistance 6, des résistances 7 et 8 et du DIAC 5. Les ré- sistances 6, 7 et 8 déterminent le niveau de déclenchement du DIAC 5. D'une élévation brusque de la tension en B résulte une élévation de tension à l'entrée du DIAC 5, au-delà de sa tension de seuil. Un courant passe alors dans le DIAC 5 et déclenche le TRIAC 4 par sa gachette. L'énergie en B s'écoule en partie à la terre par l'intermédiaire du TRIAC 5. Ce système de commande du TRIAC permet de limiter à une valeur prédéterminée la- tension à la borne S. Pour les phénomènes à montée très rapide, il est possible d'accélérer le déclenchement du TRIAC 4 par mise en parallèle d'un condensateur 9 aux bornes de la résistance 6. Les résistances let 2 ont pour but de dissiper l'mener gie parasite tout en limitant le courant dans le dispositif à des niveaux non dangereux pour les éléments. Le dispositif protège également contre les surintensités par le même processus. En effet, une surintensité revient à une élévation de tension aux bornes d'une impédance jusqutà ce qu'il y ait passage de courant. I1 y a donc surtension et par suite amorçage, donc écoulement à la terre. La figure 2 est un schéma d'une application à deux fils du dispositif, Les deux lignes E1 S1 et E2.S2 sont chacune reliées à une ligne de terre commune par un dispositif suivant la figure 1, La ligne de terre commune figure l'axe de symétrie. On peut ainsi imaginer une protection à n fils plus un fil de terre. La figure 3 représente la mise en forme sur circuit imprimé des liaisons entre composants dans le cas d'une application à deux fils telle que celle de la figure 2. On distingue sur la figure 4, le support 11 qui peut être rigide ou souple, les liaisons par bandes 12, les prises de contact 13 pour l'en- trée et la sortie protégée de la ligne 2, les mêmes prises pour la ligne 1 et le contact de liaison 15 avec la terre. La figure 4 représente la mise en place des divers composants sur le circuit représenté en figure 3, c'est-à-dire l'application d'une protection à deux fils. L'ensemble peut entre rendu compact et enfichable ; il peut alors entre utilisé à la place des circuits classiques et enfichables de protection. On peut réaliser un dispositif analogue dans lequel les liaisons entre composants sont exécutées à l'aide de fils isolés ou non, de section circulaire ou plate. On peut rendre le dispositif plus compact par utilisation des techniques de micro-électronique sur support céramique ou couche mince. On peut adjoindre au dispositif de protection un système-de visualisation à distance de l'état du circuit, soit par diode luminescente, soit par contact mécanique libérable sur impulsion. REVENDICATIONS 10) Dispositif de protection d'un circuit électrique connecté à une ligne de transmission, l'entrée et la sortie du dispositif étant respectivement reliées à l'extrémité de la ligne et du circuit à protéger, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu il comprend un éclateur reliant ladite entrée à la terre, un circuit électronique à seuil reliant ladite sortie à la terre, une résistance étant placée entre les entrées de l'é dateur et du circuit électronique à seuil et reliant ladite entrée à ladite sortie, l'éclateur permettant de limiter la tension en écoulant les charges à la terre et le circuit électronique allégeant le travail de l'éclateur en dérivant également de fortes intensités à la terre, les courants ainsi déviés vers la terre pouvant avoir des intensités beaucoup plus élevées que dans les systèmes de protection existant à ce jour. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le-circuit électronique à seuil réagit à la tension de sortie du dispositif. 30) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit élec-tronique à seuil est agencé de manière à limiter la tension de sortie du dispositif à une valeur choisie. 4 ) Dispositif selon l'une des revendications i à 3, caractérisé en ce que le circuit électronique à seuil possède deux seuils de tension égaux et de signe opposé. 5 ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit électronique à seuil comporte un interrupteur commandé et une diode symétrique à résistance négative con bectée à l'électrode de commande de l'interrupteur. 60) Dispositif selon l'une des revendications 7 à 5, caractérisé en ce que le dispositif comporte des moyens de visualisation à distance de l'état du dispositif. 70) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de visualisation à distance sont composés d'une diode luminescente ou d'un relais mécanique.