Brevet FR2231011A1 — publié le 19741220

La présente invention concerne les dispositifs d'essais diélectriques. Elle vise les dispositifs permettant la vérification de la rigidité diélectrique d'un appareil, composant ou ensemble de composants, sous l'action d'une haute tension d'essai, par exemple de 1 500 volts, sans que cette vérification ne provoque la destruction du matériel à vérifier, et constitue un perfectionnement des dispositifs d'essais qui ont fait l'objet du brevet français nO 1 520 568 du 22 février 1967 au nom de la demanderesse. L'invention s'applique plus particulièrement à un dispositif pour essais diélectriques non destructifs, comprenant un générateur de haute tension alternative alimentant une installation d'essai dans laquelle le matériel à vérifier est soumis à une haute tension d'essai, un système de détection détectant les impulsions de courants de défauts éventuelles engendrées par ladite haute tension d'essai, un système commandé par le système de détection pour couper ladite haute tension alternative lorsque lesdites impulsions atteignent une valeur prédéterminée, un circuit de commande couplé audit générateur, qui autorise le déclenchement de chaque demi-alternance de ladite haute tension alternative à chaque commencement de l'alternance, et un dispositif de coupure commandé par le courant de défaut et s'opposant audit déclenchement lorsque le courant de défaut dépasse une amplitude prédéterminée. Un tel dispositif a été décrit dans le brevet français précité. Ce dispositif, toutefois, ne permet que l'application d'une haute tension alternative au matériel à vérifier. Or, dans certains cas, et plus particulièrement lorsqu'on désire mesurer le courant de fuite, il est nécessaire d'utiliser non pas une tension alternative, mais une haute tension continue. En effet, quand le matériel à essayer fait partie d'un circuit important, celui-ci se comporte comme une capacité. Avec l'application d'une haute tension alternative, l'impédance relativement faible de cette capacité vient se superposer à la résistance propre de l'isolement à vérifier en interdisant ainsi une mesure correcte du courant de fuite dépendant de l'isolement. L'un des buts de l'invention est de supprimer l'inconvénient cidessus. A cette fin, le dispositif pour essais diélectriques non destructifs décrit plus haut est caractérisé selon l'invention par le fait que l'installation d'essai comprend, reliés en série audit générateur, un redresseur et un condensateur monté en parallèle avec les bornes de raccordement audit matériel à vérifier et constituant une source de haute tension d'essai continue. Eventuellement, une paire de bornes supplémentaire de raccordement audit matériel à vérifier est reliée audit générateur, de telle sorte que l'ins tallation d'essai permet de vérifier ledit matériel facultativement au moyen d'une haute tension d'essai continue ou alternative. Avantageusement, le dispositif est associé à un dispositif mesureur de courant de fuite comprenant un ampèremètre monté en série avec les bornes du matériel à essayer alimentées en haute tension continue. Un autre but de l'invention est la réalisation d'un appareil permettant de détecter de façon très simple et sûre un isolement insuffisant et un défaut diélectrique susceptible d'entraîner un "claquage". A cette fin et selon l'invention, ledit ampèremètre est équipé d'un dispositif de détection à affichage de seuil règlable commandant un relais dont le contact normalement ouvert est monté en série avec un condensateur générateur d'une impulsion d'actionnement dudit système de détection lors de la fermeture dudit contact, ce relais et ce condensateur constitutant un ensemble branché en parallèle avec les bornes du matériel à essayer. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés. Ceux-ci représentent à titre d'exemples non limitatifs plusieurs modes de réalisation de l'invention. La figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif d'essai selon l'invention. La figure 2 montre schématiquement l'ensemble des différents circuits du dispositif. La figure 3 représente une variante de l'installation d'essai. La figure 4 montre une variante du dispositif selon l'invention. La figure 5 représente le schéma de l'installation d'essai associée à un dispositif mesureur de courant de fuite. La figure 6 montre le dispositif mesureur de courant de fuite de la figure 5, dont l'ampèremètre est équipé d'éléments de protection. Comme cela ressort de la figure 1, et dans l'un de ses modes de réalisation, le dispositif selon l'invention comporte le même nombre d'éléments que celui qui a fait l'objet du brevet français nO 1 520 568, c'est-à-dire un générateur de haute tension alternative comprenant une source d'alimentation 1 reliée au secteur alternatif et un transformateur élévateur 2 dont la valeur de la tension primaire peut être variable (la variation étant obtenue manuellement ou automatiquement), un dispositif 3 de mesure du courant traversant 1 'en- roulement haute tension du transformateur 2 et l'installation d'essai 4 dans laquelle est monté le matériel à vérifier. L'information recueillie par le dispositif 3 est transmise au système de détection 5.Ce dispositif peut comporter un relais qui, au-dessus d'un certain seuil de l'impulsion de défaut, met en route une signalisation optique ou sonore, et peut couper automatiquement le circuit d'alimentation du transformateur d'essai. Enfin, un dispositif 6 permet de lire directement la tension appliquée aux bornes du matériel en essai, et éventuellement, le courant traversant le circuit haute tension. Les éléments 1,2, 3, 5 et 6 sont les mêmes que les éléments correspondants décrits dans le brevet français précité. La source d'alimentation 1 comporte tout d'abord un transformateur de sécurité 7 permettant d'isoler du secteur le circuit d'essai pouvant être mis accidentellement à un potentiel élevé. Le primaire de ce transformateur est relié par l'intermédiaire d'une protection générale 8 telle que, par exemple, un disjoncteur ou un combiné. Le transformateur 7 comporte deux enroulements secondaires, le premier servant à l'alimentation en basse tension du circuit d'essai, l'autre alimentant le dispositif de détection 5 par l'intermédiaire d'un redresseur 9. Le circuit d'alimentation à basse tension du transformateur élévateur 2 comporte un dispositif de commande synchrone représenté sur la figure par le redresseur contrôlé à double alternance 10, les deux diodes Zenner îîa et îîb, le condensateur de différenciation 12 et la résistance 13. Le circuit d'alimentation du transformateur élévateur devant être rendu conducteur au moment du passage à zéro de la tension du secteur, il pourra aussi bien être réalisé par l'utilisation de deux redresseurs contrôlés ou thyratrons, ou par tout autre système électrique ou électromécanique, à la place du redresseur contrôlé à double alternance. De morne la commande du redresseur 10 pourrait être réalisée par utilisation de deux diodes polarisées ou tout autre montage électronique approprié tel que, par exemple, un seul thyristor à double alternance ou un dispositif appelé communément trigger de 8mite. Montés en parallèle, cette résistance 13 et un condensateur 35 sont branchés en série avec le redresseur 10 aux bornes du premier enroulement secondaire du transformateur 7. Le rôle très important de la résistance 13 est de mettre sensiblement en phase le circuit primaire du transformateur élévateur et le circuit d 'ali- mentation de la commande du redresseur à double alternance, de telle façon que l'impulsion fournie par la commande corresponde à un zéro de la tension du secteur. Le transformateur 2 comporte un enroulement primaire 14 relié en parallèle à une partie de la résistance 13. Cette partie peut être réglée au moyen d'un curseur 36 permettant de faire varier la tension d'essai. L'enroulement secondaire haute tension 15 du transformateur est relié au circuit d'essai 4 par l'intermédiaire du dispositif de mesure 3. Celui-ci comporte un transformateur de couplage 16 dont le primaire est traversé par le courant de défaut, et dont l'enroulement secondaire est, d'un côtés relié à la terre; et de l'autre, au dispositif de détection et de signalisation 5. La tension aux bornes de l'enroulement secondaire a donc les mêmes caractéristiques que le courant traversant le circuit haute tension du circuit d'essai. il est évident qu'à la place du transformateur de couplage 16, il est possible de monter dans le circuit tout dispositif permettant de détecter le courant ou la tension de l'impulsion de défaut. Ainsi, le transformateur peut être simplement remplacé par une résistance 44 montée à la place de ltenroule- ment secondaire entre l'enroulement secondaire 15 du transformateur 2 et la terre. Les deux extrémités de cette résistance 44 sont reliées au dispositif de détection 5 (figure 4). L'installation dressai 4 comprend, reliés en série au générateur 1, 2, un redresseur 21 et un condensateur 37 monté en parallèle avec les bornes 18a et 1 9b de raccordement au matériel à vérifier 20 et constituant une source de haute tension continue. Le redresseur 21 est monté entre la borne 18a et l'une des extrémités d'une résistance 17 qui permet de limiter l'intensité du circuit d'alimentation, l'autre extrémité étant reliée soit au primaire du transforma- teur de couplage 16 (figure 2), soit directement à l'enroulement secondaire haute tension 15 du transformateur élévateur 2 (figure 4). La borne 19a est reliée à la terre. L'installation d'essai 4 permet d'appliquer au matériel à vérifier une haute tension continue. Dans le cas où l'on désire disposer d'une installation permettant, suivant le cas, d'appliquer soit une tension continue, soit une tension alternative, on prévoira une paire de bornes supplémentaires 18 et 19 directement intercalées entre la résistance 17 et la terre (figure 3). Le dispositif de détection 5 a comme rôle principal, de filtrer la tension recueillie aux bornes du secondaire du transformateur de couplage 16, c'est-à-dire d'éliminer l'onde fondamentale de cette tension pour ne laisser subsister que les crêtes dues aux défauts dtisolement. Ceci est réalisé par le filtre passe-haut 22 qui bloque toutés les ondes inférieures ou égales à celle du secteur. Le courant sortant du filtre 22 traverse alors un amplificateur 23. Ce courant amplifié et redressé commande alors un redresseur contrôlé 24 qui n'est rendu conducteur qu'à partir d'une valeur donnée du courant de commande. Le redresseur 24 est monté dans le circuit d'alimentation d'un relais 25 pris sur le redresseur en pont 9. Ce relais 25 commande un contact 26 qui est disposé dans le circuit d'alimentation des diodes Zenner îîa et 11b. Ainsi, chaque impulsion due à un amorçage ou à un contournement dont la valeur est supérieure à celle admise pour un niveau d'isolement donné, provoquera l'ouverture du circuit d'alimentation des diodes Zenner lia et llb, et le blocage du redresseur contrôlé à double alternance 10 disposé dans le circuit d'alimentation du transformateur élévateur ce blocage sera cependant retardé jusqu'à la fin de la demi-période en cours. De même, l'établissement ou la coupure volontaire du circuit d'essai peut se faire par un interrupteur 27 disposé dans le circuit d'alimentation des diodes Zenner lia et llb, de façon à ee que le circuit d'essai puisse s'établir ourse se couper qu'au moment où la tension est nulle. Pour compléter le dispositif de détection, une lampe de signalisation 28 placée aux bornes du relais 25 dont l'alimentation est établie par le contact 26, permet de visualiser le défaut. Un bouton-poussoir 29 permettra le réarmement du dispositif en coupant le circuit du relais 25, ce qui aura pour action de refermer le circuit d'alimentation des diodes Zenner. Enfin, l'installation d'essai est complétée par le micro-ampèremètre 30 branché aux bornes du matériel à essayer par l'intermédiaire de la résistance 31 seule dans le cas d'une tension d'essai continue ou de cette résistance et du redresseur 21 dans celui d'une tension d'essai alternative. Cet appareil de mesure indiquera à tout moment la valeur de la tension aux bornes du matériel en essai. Il est évident qu'il peut être utilisé à sa place tout autre appareil de mesure ou d'enregistrement. Il est évident que, dans le cas de l'installation représenté sur la figure 3, l'ampèremètre 30 présentera une graduation différente suivant qu'il sera relié directement en parallèle avec les bornes 18a et 19a (application d'une tension continue) ou avec interposition du redresseur 21 aux bornes 19 et 20 (application d'une tension alternative au matériel à vérifier). Comme on le voit, les éléments i, 2, 3 et 5 utilisés en combinaison avec la nouvelle installation d'essai 4 sont sensiblement les mêmes que les éléments correspondants déjà décrits dans le brevet français nO i 520 568. En effet, le générateur de haute tension alternative 1, 2 alimente 1' installation d'essai 4, le système de détection 5 détecte les impulsions de courants de défauts engendrées par la haute tension d'essai, le système 25, 26 est commandé par le système de détection 5 pour couper la haute tension alternative lorsque les impulsions atteignent une valeur prédéterminée, le circuit de commande 10, il, 12, 13 couplé au générateur autorise le déclenchement de chaque demi-alternance de la haute tension alternative à chaque commencement de l'alternance, et le dispositif de coupure 25, 26 commandé par le courant de défaut s'oppose au débnchement ci-dessus lorsque le courant de défaut dépasse une am plitude prédéterminée. Les figures 5 et 6 montrent un dispositif à haute tension d'essai continue associé à un dispositif mesureur de courant de fuite à seuil règlable 43. Ce dispositif mesureur comporte un ampèremètre 40 monté en série avec les bornes 18a et 19a du matériel à vérifier 20 et équipé d'un dispositif de détection à affichage de seuil règlable qui commande un relais 39. Le contact de ce dernier, normalement ouvert, est monté en série avec un condensateur haute tension 38 générateur d'une impulsion d'actionnement du système de détection 5 lors de la fermeture dudit contact. Le contact du relais 39 et ce condensateur 38 montés en série constituent un ensemble branché en parallèle avec les bornes 1-8a et 19a du matériel à vérifier 20. La bobine du relais 39, le dispositif de détection à affichage de seuil de l'ampèremètre 40 et un interrupteur 41 sont reliés en série aux bornes d'une source de courant 42. On peut protéger l'ampèremètre 40 en le montant en série avec une résistance 45 et en branchant une diode Zenner 46 en parallèle avec l'ensemble ampèremètre 40 - résistance 45 (figure 6). Le dispositif de détection à affichage de seuil règlable de l'ampèremètre 40 peut être à contact, inductif ou photo-électrique, de telle sorte que le circuit du relais 39 soit fermé dès que l'aiguille de l'ampèremètre atteint la valeur affichée par un index règlable. La source de courant 42 peut être à courant continu (figures 5 et 6) ou à courant alternatif. Le fonctionnement du mesureur 43 est è suivant Lorsqu'unie tension d'essai continue est appliquée aux bornes 18a et 19a du matériel à vérifier 20, l'aiguille de l'ampèremètre indique la valeur du courant de fuite. Lorsque, l'interrupteur 41 étant fermé, l'aiguille atteint l'index d'affichage de seuil, la bobine du relais 39 est excitée et ferme le contact du relais. Le condensateur 38 se charge et produit alors une impulsion qui est recueillie par le dispositif de mesure 3 d'où elle est transmise au dispositif de détection 5 qui coupe la source de haute tension alternative. Quand un amorçage de décharges internes ou un contournement se produit au niveau du matériel en essai, l'impulsion consécutive émise aux bornes 18a et i.9a agit de la morne façon que l'impulsion de décharge du condensateur 38 mentionnée plus haut et provoque une interruption de la haute tension alternative dans le générateur. Par conséquent, lorsqu'on est en présence d'une coupure de la haute tension alternative signalant un défaut, il est nécessaire de déterminer immédiatement si elle a été provoquée par un courant de fuite d'une valeur supérieure à celle qui a été affichée sur l'ampèremètre, ou par l'amorçage de décharges internes ou un contournement au niveau du matériel en essai. A cette fin, il suffit d'ouvrir l'interrupteur 41 pour interdire l'alimentation de la bobine du relais 39, et d'appuyer sur le bouton poussoir 29 de réarmement, ce qui provoque la fermeture du circuit d'alimentationdes diodes Zenner 11a et 11b, le rétablissement consécutif de la haute tension alternative et, de ce fait, une nouvelle application de haute tension continue au matériel à essayer. Si cette manoeuvre ne déclenche pas une seconde coupure de la haute tension, on saura que la première était due à un excès de courant de fuite que l'on pourra relever sur l'ampèremètre. Par contre, une nouvelle coupure de la haute tension revèlera une amorce de claquage sur le matériel à vérifier. Pouvant être utilisé seul dans les cas où l'on ne recherche qu'une détection des amorçages internes ou des contournements, le dispositif d'essai formé par les éléments 1 à 6 peut être monté dans un boîtier. Le dispositif mesureur de courant de fuite 43 peut alors être réalisé sous forme d'un appareil amovible dont le boîtier est équipé de moyens de fixation et de branchement sur celui du dispositif d'essai 1 à 6. Dans le cas où les boîtiers sont réalisés en tôle, les moyens de fixation sont avantageusement constitués par des aimants permanents. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés mais est susceptible de toutes les variantes accessibles à lthomme de l'art. sivlEIClEIOliS 1 - Dispositif pour essais diélectriques non destructifs, comprenant - un générateur de haute tension alternative alimentant une installation d'essai dans laquelle le matériel à vérifier est soumis à une haute tension d'essai, - un système de détection détectant les impulsions de courants de défauts éven tuelles engendrées par ladite haute tension d'essai, - un système commandé par le système de détection pour couper ladite haute ten sion alternative lorsque lesdites impulsions atteignent une valeur prédéter minée, - un circuit de commande couplé audit générateur, qui autorise le déclenchement de chaque demi-alternance de ladite haute tension alternative à chaque commen cement de l'alternance, et - un dispositif de coupure commandé par le courant de défaut et s'opposant audit déclenchement lorsque le courant de défaut dépasse une amplitude prédéterm née, caractérisé par le fait que l'installation d'essai (4) comprend, reliés en série audit générateur (i, 2), un redresseur (21) et un condensateur (37) monté en parallèle avec les bornes (18a et 19b) de raccordement audit matériel à vérifier (20) et constituant une source de haute tension d'essai continue. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qutunep3ire de bornes supplémentaires (18 et 19) de raccordement audit matériel à vérifier est reliée audit générateur (1, 2), de telle sorte que l'installation d'essai (4) permet de vérifier ledit matériel facultativement au moyen d'une haute tension d'essai continue ou alternative. 3 - DispoSitif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, d'une part, ledit circuit de commande (10, 11, 12, 13) comprend deux diodes Zenner (1 la, 11b) montées tete-bêche qui transforment un signal d'entrée de tension alternative en onde rectangulaire, un circuit différentiateur RC (32, 12) de transformation de l'onde rectangulaire en impulsion de polarité alternative, et deux thyristors montés tête-bêche qui laissent passer alternativement chaque demi-alternance de la tension alternative d'entrée lorsqu'ils sont alternativement amorcés par lesdites impulsions, et que, d'autre part, le circuit de commande est branché sur l'enroulement primaire (14) d'un transformateur élévateur (2) dont l'enroulement secondaire (15) fournit ladite haute tension alternative. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit de commande (10, 11, 12, 13) est équipé d'un seul thyristor à double alternance (10) à la place des deux thyristors. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'enroulement primaire (14) du transformateur (2) est monté en série avec le ou les thyristors et en parallèle avec une résistance (13) afin de mettre en phase cet enroulement et le circuit de commande. 6 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de-coupure est constitué par un relais (25, 26) à court délai de réponse. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le délai de réponse est inférieur à la durée d'un quart de période de ladite haute tension alternative. 8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un appareil de mesure (30) branché en parallèle avec le condensateur (37) et les bornes (18, 19) permet de mesurer la valeur de la tension aux bornes (18, 19 ou 18a, 19a) du matériel à essayer. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 3 à 8 caractérisé en ce qu'il est associé à un dispositif mesureur de courant de fuite (43) comprenant un ampèremètre (40) monté en série avec les bornes (18a, 19a) du matériel à essayer. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ampè- remètre (40) est équipé d'un dispositif de détection à affichage de seuil règlable commandant un relais (39) dont le contact normalement ouvert est monté en série avec un condensateur (38) générateur d'une impulsion d'actionnement dudit système de détection (5) lors de la fermeture dudit contact, ce relais et ce condensateur (38) constituant un ensemble branché en parallèle avec les bornes (18a, 19a) du matériel à essayer (20). 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la bobine du relais (39), le dispositif de détection à affichage de seuil, une source de courant (42) et un interrupteur (41) sont montés en série. 12 - Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le dispositif de détection à affichage de seuil est un dispositif de détection inductif. 13 - Dispositif mesureur de courant de fuite suivant l 'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il est monté dans un boîtier amovible équipé de moyens de fixation et de branchement sur un boîtier contenant le dispositif pour essais diélectriques suivant l'une des revendications 1 à 8.