Brevet FR2253299A1 — publié le 19750627

L'invention due i Holger Wilhelm VINI > et Frode 5pRENSEN est relative à un circuit de sécurité destiné à un appareil électrique, notamment un appareil d'utilisation, dont la masse est isolée par rapport aux conducteurs d'alimentation. Lorsque l'isolation entre la masse de l'appareil et l'un de ses conducteurs d'alimentation est détériorée, la masse de l'ap- pareil est sous tension et peut être dangereuse à toucher. Evidemment on peut relier à la terre la masse de l'appareil ; dans ces conditions en cas de détérioration de l'isolation entre les conducteurs d'alimentation sous tension et la masse, il peut se- pro- duire un court-circuit qui risque de provoquer un incendie et de détruire l'appareil. Dans le cas où la résistance du conducteur de mise à la terre n'est pas suffisamment faible, la masse peut aussi se trouver sous tension et être dangereuse à toucher. L'invention a donc pour but de fournir un circuit de sécurité du genre- décrit au préambule qui permette de déceler l'apparition de toute détérioration de l'isolation et arrête l'appareil immédiatement tout au moins avant l'apparition d'une détérioration de celui-ci. Ce problème est résolu, conformément à leinvention, par un transformateur d'intensité qui, en dehors d'un premier enroulement formé par l'un des conducteurs d'alimentation et d'un second enroulement formé par lautre conducteur d'alimentation, comporte un troisième enroulement soumis à la différence des courants et un relais qui entre en action lorsque le courant parcourant le troi sième enroulement dépasse une valeur prédéterminée. Avec un tel circuit, un défaut de l'isolation a pour coasé- quence qu'un courant dérivé est transmis à la masse. Le transformateur d'intensité met donc en évidence une différence entre les courants circulant dans les conducteurs d'alimentation-et le relais entre en action. Lorsque la masse de l'appareil électrique est reliée à la terri, ce courant dérivé s'écoule sitôt l'apparition du défaut d'isolation, de sorte que l'arrêt de l'appareil s'effectue immédiatement. Il en va de même lorsque la carrosserie ou boitier de l'appareil n'est pas relié à la terre, mais subit une charge par capacité.Le circuit de sécurité fonctionne automatiquement encore d'une manière sûre lorsque le courant dérivé ne se produit que lors d'un contact avec la masse, car grâce à un choix judicieux de la sensibilité du relais on peut faire en sorte que le courant différentiel nécessaire à l'entrée en action du relais soit suffisamment faible pour ne pas constituer de charges, par exemple en cas de contact avec un être humain5et même pour ne pas constituer une cause d'incendie. Lorsque l'appareil électrique est monté en série avec un dispositif de sécurité entre les surintensités comme c'est le cas habituellement, il est recommandé que le relais comporte un interrupteur de court-circuit monté entre les conducteurs d'alimentation. Pour provoquer le court-circuit il suffit de composantes de courant relativement faibles. Mais le relais peut aussi contenir un contact d'ouverture ou même ouvrir directement ou indirectement un interrupteur dans chaque conducteur d'alimentation. Dans un mode de réalisation préférentiel, le relais comporte une diode semi-conductrice commandée, symétriquement en courant alternatif, montée entre les conducteurs d'alimentation, le troi sième enroulement du transformateur d'intensité étant branché entre l'un des conducteurs d'alimentation et l'électrode de commande. Pour rendre conductrice la diode commandée il suffit d'un courant de commande très faible. En particulier, l'interrupteur de court-circuit et le transformateur d'intensité peuvent être logés dans une prise de courant a' deux conducteurs de laquelle partent les donducteurs d'alimentation de l'appareil. Le circuit de sécurité n'occupe donc pratiquement aucun espace supplémentaire. Le circuit de sécurité convient a tous les appareil électriques dans lesquels une détérioration de l'isolation peut se produire et notamment aux appareils ménagers et autres appareils d'utilisation. Un exemple caractéristique est constitué par les armoires frigorifiques, les machines-outils d'amateurs et les fers à repasser. Le circuit de sécurité peut être utilisé en plus d'autres appareils de sécurité. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide de deux de ses modes de-réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels- - la figure l représente un circuit de sécurité à interrupteur électronique de court-circuit, et - la figure 2 représente une fiche pour prise de courant à deux conducteurs à circuit de sécurité incorporé. Aux bornes 1 et 2 d'un réseau de distribution de courant alternatif est raccordé un appareil électrique 5 par l'intermédiaire d'un dispositif de sécurité contre les surintensités 3 à fusible, et d'un interrupteur général 4. Cet appareil 5 présente une masse 6, par exemple la carrosserie d'une armoire frigorifique, et des éléments composants 7 conducteurs de courant. On n'a pas représenté ici l'isolation prévue entre ces éléments composants 7 et la masse 6. Sur les conducteurs d'alimentation 8 et 9~est monté un relais de sécurité 10 qui comporte un interrupteur de courtcircuit con situé par une diode semi-conductrice commandée symétrique 11, montée entre les deux conducteurs d'alimentation 8 et 9. D'autre part est prévu un transformateur d'intensité 12, dont le premier enroulement 13 est formé par le conducteur d'alimentation 8 et-le second enroulement 14 par le second conducteur d'alimentation 9 et dont le troisième enroulement 15 est-parcouru par un courant lorsque les courants parcourant les conducteurs 8 et 9 sont différents. Le troisième enroulement 15 est branché entre le conducteur d'alimentation 9 et l'électrode de commande 16 de la diode semi-conductrice commandée 11. En service normal, l'enroulement 13 est parcouru par le même courant que l'enroulement 14. La diode commandée Il demeure donc bloquée. On supposera que la masse 6 est reliée à la terre 21. S'il se produit un défaut d'isolation, un courant dérivé est rans- mis à la terre par ltintermédiaire de l'emplacement défectueux. Par conséquent les enroulements 13 et 14 sont parcourus par des courants différents . il en résulte que le troisième enroulement 15 est le siège d'une tension. Dès que la différence de courant dépasse une valeur prédéterminée, la diode commandée Il devient conductrice. I1 se produit, entre les deux conducteurs dalimen- tation 8 et 9, un court-circuit qui fait fonctionner le dispositif de sécurité 3 et coupe l'alimentation de l'appareil. Si la masse 6 nrest pas mise à la terre, le courant dérivé qui declenche le circuit de sécurité ne se produit que lorsque entre en contact avec cette masse. Mais les courants dérivés nécessaires à ce déclenchement peuvent être fixées à une valeur suffisamment faible, grâce à un dimensionnement judicieux du relais 10, pour qu'aucun dégât ne soit à craindre. Comme on le voit sur la figure 2, tous-les éléments essen tiels du circuit de sécurité peuvent être logés dans une fiche 17 pour prise de courant à deux conducteurs, dont les deux broches 18 et 19 sont reliées chacune à un conducteur d'alimentation 8 et 9.- Ces conducteurs d'alimentation passent à travers le circuit magnétique du transformateur d'intensité 12. La diode semi-conduc trice 11 est reliée aux broches 18 et 19. Son électrode de commande 16 est reliée au troisième enroulement du transformateur d'intensité. Les deux conducteurs d'alimentation 8 et 9 vont i l'appareil par un câble 20. Dans ce circuit de sécurité, avec des moyens relativement simples et peu coûteux, on protège l'appareil d'utilisation, y compris tous ses éléments composants moteurs, organes de réglage et conducteurs) contre des dégâts produits par des défauts d'isolation. OnaJtient une sécurité de fonctionnement accrue Du fait que le relais, du type relais de court-circuit, est constitué par une diode semi-conductrice, il suffit de signaux relativement faibles pour provoquer le déclenchement. Du fait que le relais atest associé qu'à un seul appareil électrique, on peut choisir une valeur très élevée par la sensibilité de ce relais, car il ne se produit pas de perturbations dues à des impulsions issues d'autres appareils d'utilisation, ce qui assure une sécurité élevée. L'incorporation de la totalité des éléments composants essentiels du circuit dans une fiche pour prise de courant, montée sur les conducteurs d'alimentation, entraine des simplifications supplémentaires. Par exemple cette fiche de courant peut être du type normal "de sécurité" qui assure la mise à la terre de la masse 6. L'invention s'applique tout aussi bien à des systèmes polyphasés d'alimentation. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés-;-elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. - REVENDICATIONS 1. - Circuit de séçuritédestiné à un appareil électrique, notamment un appareil d'utilisation, dont la masse est isolée par rapport aux conducteurs d'alimentation, lequel circuit est caractérisé en ce qu'il comprend un transtormateur d'intensité (12) qui, en dehors d'un premier enroulement tS formé par l'un des conducteurs d'alimentation (8) et d'un second enroulement (14) formé par l'autre conducteur d'alimentation (9), comporte un troisième enroulement (15) soumis à la différence des courants et un relais (10) qui entre en action lorsque le courant parcourant le troisième enroulement dépasse une valeur prédéterminée. 2. - Circuit selon la revendication 1, étant monté en série avec un dispositif de sécurité contre les surintensités, caractérisé en ce que le relais (10) comporte un interrupteur de courtcircuit (-11) monté entre les conducteurs d'alimentation ( 8, 9). 3. - Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le relais t0) comporte une diode semi-conductrice commandée (11), symétriquement en courant alternatif, montée entre les conducteurs d'alimentation (8, 9), le troisième enroulement (15) du transformateur d'intensité (12) étant branché entre l'un des conducteurs d'alimentation (9) et l'électrode de commande (16). 4. - Circuit selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'interrupteur de coudFcircuit(lXetitrans- formateur d'intensité (12) sont logés dans une fiche (17) pour prise de courant à deux conducteurs, de laquelle partent les conducteurs d'alimentation (8, 9) de l'appareil (5).