Brevet FR2343348A1 — publié le 19770930

L'invention concerne un dispositif de protection d'un circuit électrique contre des ondes de surtension a fréquence élevée telles que celles produites par la foudre sur les lignes aériennes du réseau de distribution d'énergie électrique qui alimente ce circuit. On sait que la protection par des parafoudres est insuffisante lorsque le circuit électrique comporte des composants électroniques, ceux-ci étant très sensibles a des contraintes diélectriques élevées. L'invention propose un dispositif de protection qui protège le circuit électrique en effectuant une véritable réjection des ondes du surtension. Ce dispositif de protection d'un circuit électrique alimenté par une ligne électrique se caractérise tout d'abord en ce que des tores de ferrite sont enfilés sur cette ligne d'alimentation. Il en resulte une augmentation artificielle, qui peut être considérable, de l'impédance de ligne en amont du circuit électrique a protéger, pour les ondes de surtension à fréquence élevée, tandis que le dispositif est sans influence pratique sur cette impédance aux fréquences normales du réseau d'alimentation. C'est ainsi que si lton enfile, sur chacun des deux fils d'une ligne d'alimentation monophasée, dix perles de ferrite d'une inductance de 320 nanohenrys chacune, on obtent, pour des ondes de surtension a une fréquence de 30 MHz, une réactance de 1200 ohms environ, tandis qu'aux fréquences industrielles, ces ferrites n'ont pratiquement pas d'influence sur l'impédance de la ligne d'alimentation. Dans le cas d'un circuit électrique connecté aux bornes d'un enroulement secondaire ou d'enroulements secondaires d'un transformateur d'isolement dont enroulement primaire ou les enroulements primaires est connecté ou sont connectes a la ligne d'alimentation, ces tores de ferrite sont avantageusement enfilés aux bornes de l'enroulement primaire ou des enroulements primaires et incorporés au transformateur, Cette réjection d'ondes de surtension par voie magnétique peut, dans le cas d'utilisation d'un transformateur d'isolement, être complétée par une réjection par voie capacitive, en entourant chaque enroulement primaire et secondaire par un écran presque completement fermé relié à la terre.De plus, les bornes de l'enroulement secondaire ou des enroulements secondaires, ainsi que des prises intermédiaires éventuelles peuvent être réunies par des condensateurs. En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire des exemples, donnés à titre non limitatif, de mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 est un schéma d'alimentation d'un circuit par une ligne mono phasée avec réjection des ondes de surtension. La Figure 2 est un schéma d'alimentation d'un circuit par une ligne triphasée avec également réjection des ondes de surtension. La figure 3 est un schema d'un transformateur d'isolement et de son montage pour former un dispositif de protection réjecteur d'ondes de surtension. Sur la figure 1, un circuit à protéger I est alimenté par le secondaire 2 d'un transformateur 3 dont le primaire 4 est relié à une ligne d'alimentation 5 elle-meme alimentée, apres transformation7 par une ligne aérienne 6 entre un conducteur de phase 7 de celle-ci et un conducteur neutre 8. Des pylônes de la ligne 6 ont été figurés en 9 et 10, ainsi qu'un parafoudre 11. Sur la ligne 5, des parafoudres 12, 13, 14 ont été installés. En cas de surtensions produites par la foudre sur la ligne 5, un premier écrêtage de celles-ci est obtenu sur la ligne 6 elle-même par l'intermédiaire des pylônes tels que 9 et 10, et un deuxieme écrêtage est produit par les parafoudres 12, 13, 14 de sorte qu'il passerait, sans autre précaution, vers le transformateur 3 des surtensions inférieures à une limite, 3000 volts par exemple, qui sont cependant dangereuses pour le circuit 1. L'invention prévoit de placer, aux deux bornes 15, 16 du primaire 4, des perles de ferrite 17 qui effectuent une réjection des ondes à fréquences élevée. Cette disposition peut évidemment se combiner avec d'autres dispositions tendant à réduire les perturbations qui arrivent au circuit 1, d'ordre capacitif par exemple, telles qu1 un écran 18 séparant le primaire 4 du secondaire 2 du transformateur 3 et mis à la terre, des condensateurs 19, 20 entre les bornes du secondaire 2 du transformateur 3 et un point milieu 21 de ce secondaire, qui est également mis à la terre. Sur la figure 2, le circuit 1 est alimenté entre un conducteur de phase 22 et le conducteur neutre 23 du secondaire 24 d'un transformateur triphasé 25 dont le primaire 26 est alimenté par une ligne triphasée 27 elle-mSme alimentée, après transformation, par une ligne aérienne 28 portée par des pylônes 29 et munie de parafoudres 30. Sur la ligne 27 sont installés des parafoudres 31. Aux bornes 32, 33, 34 du primaire 26, on a enfilé des perles de ferrite 35. En outre le primaire et le secondaire du transformateur 25 sont séparés par un écran 36 relié à la terre et des condensateurs 37 relient chacun des conducteurs de phase du secondaire 24 au conducteur neutre 23 de ce secondaire. La figure 3 représente un réjecteur d'ondes de surtension avec transformateur d'isolement monophasé comme celui de la figure 1. Sur les bornes 15 et 16 de l'enroulement primaire 4 de ce transformateur, des perles de ferrite 17 ont été enfilées comme dans le cas de la figure 1. Mais, de plus, l'enroulement primaire 4 et l'enroulement secondaire 2, de préférence réalisés par bobinage sur chant d'un conducteur, pour en accroître la capacité longitudinale, ont été disposés chacun dans un écran métallique 38, 39 relié à la terre 40. Ces écrans sont presque complètement fermés, une fente 41, 42 évitant l'effet de spire e; court-circuit.En outre, sur ltenroulement secondaire 2, des prises intermédiaires 43, 44 ont été prévues, outre la prise médiane 21 ; toutes ces prises, ainsi que les bornes extrèmes 45, 46, sont réunies par des condensateurs 47. Le rapport de transformation du transformateur 3 pour le fonctionnement à fréquence industrielle est quelconque, par exemple égal à un. Le rapport de transmission entre l'amplitude d'une tension perturbatrice appliquée à l'amont du transformateur 3, soit entre une borne et la terre,soit entre bornes du primaire et l'applitude de tonde de tension receuillie à l'aval, soit entre les bornes du secondaire, soit entre l'une de ces bornes et la terre, est réduit à des valeurs extrêmement faibles, compatibles avec le bon fonctionnement d'appareils n'admettant qu'un très faible niveau de perturbations.A titre indicatif, dans le cas d'un rapport de transformation égal à un, le rapport de transmission peut être inférieur à cinq pour cent pout toutes les fréquences de perturbations comprises entre 50 KHZ et 50 MHZ appliquées à l'amont du transformateur. Le blindage du transformateur d'isolement s'effectue de façon analogue si celui-ci est polyphasé, avec un groupement des enroulements qui peut être quelconque, par exemple en triangle au primaire et en étoile au secondaire. Les bornes de ltenroulement secondaire ou des enroulements secondaires peuvent être toutes isolées de la terre ou, au contraire, l'une d'elle peut être reliée à la terre, comme on l'a figuré par le trait pointillé 48 de la figure 3. Un autre avantage du réjecteur d'ondes de surtension selon l'invention est de permettre une protection du circuit contre des courants d'impulsion qu'il reçoit directement Ic indiqué sur la figure 1. La masse 49 de ce circuit est, à cet effet, reliée au point neutre du secondaire du transformateur et à la masse 50 du éjecteur d'ondes, ce qui permet de faire éventuellement monter le potentiel de l'ensemble du circuit et de provoquer un amorçage des parafoudres en sens inverse. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de protection d'un circuit électrique alimenté par une ligne électrique, caractérisé en ce que des tores de ferrite (17, 35) sont enfilés sur cette ligne d'alimentation (5, 27). 2/ Dispositif de protection selon la revendication 1, d'un circuit électrique connecté aux bornes de l'enroulement secondaire ou des enroulements secondaires d'un transformateur dont l'enroulement primaire ou les enroulements primaires est connecté ou sont connectés à la ligne d'alimentation, caractérisé en ce que les tores de ferrite (17, 35) sont enfilés aux bornes (15, 16 et 32, 33, 34) du primaire (4, 26) de ce transformateur (3, 25). 3/ Dispositif de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque enroulement primaire (4) et secondaire (2) du transformateur (3) est entouré par un écran (38, 39) presque complètement fermé, relié à la terre. 4/ Dispositif de protection selon la revendication 3, caractérisé en ce que des condensateurs (47) sont disposés aux bornes (45, 46) de l'enroulement secondaire (2) ou des enroulements secondaires du transformateur (3). 5/ Dispositif de protection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le transformateur (3) est muni de diverses prises (43, 44, 21) entre les bornes (45, 46) de l'enroulement secondaire ou des enroulements secondaires, et en ce que ces prises et bornes (43, 44, 21, 45, 46) sont reliées par des condensateurs.