Brevet FR2344159A1 — publié le 19771007

La présente invention concerne un déclencheur à maximum de courant numérique, comportant un dispositif de commande central et une mémoire de données. La demande de brevet de la République fédérale d1Allemagne publiée sous le nO 2 310 103 décrit un déclencheur maximum de courant électronique, constitué par des mémoires de données1 une unité de calcul, une unité de commande et des dispositifs d'entrée-sortie. Le déclencheur à maximum de courant connu fonctionne de façon satisfaisante, mais exige un appareillage important. L'invention a pour objet un déclencheur à maximum de courant nu- rique, relativement simple et permettant de surveiller aussi les courants de court-circuit. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le dispositif de commande délivre, au voisinage de la valeur de crete des courants de phase, des combinaisons de signaux numériques à un convertisseur numérique analogique, dont la tension de sortie analogique correspondante est comparée par un circuit comparateur numérique à des tensions dérivées des courants de phase par un capteur; et en cas d'égalité des tensions, le circuit comparateur délivre un signal numérique au dispositif de commande, qui provoque ainsi le rangement dans la mémoire de données de la combinaison instantanée de signaux numériques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront lieux compris l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de realisation et des dessins sur lesquels la figure 1 représente le schéma de principe du déclencheur maximum de courant numérique; la figure 2 représente un schdma plus précis des modules employas; et la figure 3 represente un diagramme des temps, avec les trains de signaux apparaissant aux divers points du déclencheur maximum de courant. Le déclencheur à maximum de courant comporte selon figure 1 un capteur 1, relié aux conducteurs des phases R, S, T et convertissant le courant de chaque phase en une tension; un circuit. comparateur 2, auquel le capteur 1 applique les trois tensions de mesure uM et un convertisseur numérique-analogique 3 applique une tension de référence uv; un circuit logique 4, qui est alimenté par les trois tensions de sortie numériques uN et par le signal d'un dispositif de commande central 5, et attaque ce dernier; une mémoire 6 affectée au dispositif de commande 5: un panneau 7 d'entrée de données, relié au dispositif de commande 5; un circuit déclencheur 8, délivrant un signal en cas de dépassement des seuils ajustés sur le panneau d'entrée 7. Le capteur 1 est constitué, comme le montre la figure 2, par trois transformateurs de courant 11, 12, 13 insérés dans les phases R, S, T, dont les secondaires alimentent des redresseurs double alternance 14, 15, 16 et dont les tensions continues uR, us, uT, présentant une pulsation & BR la mesure; un courant de court-circuit apparaissant le cas échéant sur l'alternance négative peut aussi etre décelé ainsi. Le circuit comparateur 2 est constitué par trois comparateurs 17, 18, 19 alimentés par des tensions analogiques, délivrant des signaux nuinéri- ques (L, 0), affectés chacun à une phase et pouvant etre réalisés en amplificateur opérationnel. Les tensions continues pulsatoires uR, us; uT du capteur 1 sont appliquées aux entrées positives des comparateurs 17, 18, 19, dont les entrées négatives sont réunies et alimentées par une tension analogique délivrée par le convertisseur numérique-analogique 3. Le fonctionnement des comparateurs 17, 18, 19 est par exemple tel que leur sortie devient positive (état correspondant à Li quand la tension dérivée du courant par le capteur 1 est supérieure à la tension de référence analogique uV du convertisseur 3 et négative ou nulle (état correspondant a 0) quand la tension du capteur est inférieure à la tension de référence uv. Le circuit logique 4 comporte par exemple trois étages ET-NON 21, 22, 23 en aval desquels est monté un étage ET-NON 24; les étages ET-NON 21 a 23 sont attaqués par les tensions de sortie numériques des comparateurs 17 å 19 et par le dispositif de commande central 5; l'étage ET-NON 24 influence le dispositif de commande central 5, tandis que ce dernier fixe aux etaqes ET-NON 21 à 23 le résultat des comparateurs 17, 18, 19 devant entre traités par le dispositif de commande 5; pendant le cycle de mesure, le dispositif de commande 5 n'ouvre qu'un seul des étages ET-NON 21 & 23 et bloque les deux autres, de sorte que les comparateurs correspondants et toujours actifs n'exercent aucune influence sur le dispositif de commande 5.En liaison. avec le dispositif de commande 5, le circuit logique 4 connecte une sortie des comparateurs 17 & 19 au dispositif de commande 5, a des instants déterminés d'une mesure de surintensité (au voisinage du maximum de courant dans chaque phase), alors que les trois sorties sont connectées ensemble au dispositif de commande 5 dans le cas d'une surveillance des courants de court-circuit. Le convertisseur numérique-analogique 3 a par exemple du côté numérique une largeur de 10 bits et reçoit du dispositif de commande central 5 des valeurs numériques, qui sont converties en une tension analogique agissant sur les comparateurs 17 a 19 et comparée aux tensions uR, us, UT délivrées par le capteur. La production de la valeur de référence analogique uV s'effectue comme suit : au debut, le dispositif de commande 9 5 délivre la valeur numérique 2 (LOOOOOOOOO) au convertisseur 3; une tension analogique UV de valeur déterminée est ainsi appliquée aux entrées négatives des comparateurs 17 a 19.Lorsque la tension uR du capteur par exemple est supérieure à la tension de référence uv, le comparateur 17 le signale au dispositif de commande 5 en délivrant a sa sortie un signal positif (L); seul l'étage ET-NON 21 du circuit logique 4 étant ouvert à cet instant de mesure par le dispositif de commande 5, ce signal de sortie du comparateur 17 est transmis au dispositif de commande 5, qui délivre 9 le mou 29 s ensuite le mot 2 + 2 (LLOOOOOOOO) au convertisseur 3;Si la tension de référence analogique uV est ainsi devenue supérieure à la tension uR du capteur, le signal de sortie du comparateur 17 devient négatif (O), ce que le circuit logique 4 signal de nouveau au dispositif de commande 5, qui délivre alors au convertisseur 3 le mot 2 + 2 (LOLOOOOOOO), converti en une tension analogique uV correspondante, qui est de nouveau comparée a la tension uR du capteur par le comparateur 17. Cette méthode est poursuivie jusqu'au dernier bit, puis la valeur numérique alors obtenue constitue le resultat de mesure, rangé dans la mémoire 6. Le panneau 7 d'entrée de données est par exemple constitué par quatre commutateurs numériques 31 a 34 connus, un poids déterminé étant affecté & chaque contact. Les nombres affichés sont transmis au dispositif de commande sous forme de signaux binaires. Des seuils sont affichés sur ces commutateurs; le circuit déclencheur 8 fonctionne quand ils sont atteints. Le courant de court-circuit In cl le courant nominal IN, la c-c constante de temps T et le temps de coupure sur court-circuit T sont c-c par exemple affichés. Le calcul des intensités mesurées est effectué par le dispositif de commande central 5. Le dispositif de commande central 5 délivre à des instants déterminés des signaux de commande au convertisseur numérique-analogique 3 et au circuit logique 4. Le comparateur ne pouvant prendre que des décisions "supérieur ou inférieur à" et le capteur délivrant des- tensions continues pulsatoires positives, le dispositif de commande 5 ajuste le convertisseur numérique-analogique à la tension minimale > 0, correspondant à une valeur numérique 1, à partir du passage d'une phase (R) par zéro dans le sens croissant, et ouvre l'étage ET-NON 21 affecté à cette phase; après un passage du courant par zéro, le comparateur 17 affecté à cette phase modifie son état, car la tension uR du capteur tombe au-dessous de la valeur de la tension de référence uv, puis croIt de nouveau, ce qui est signalé comme passage par zéro effectué au dispositif de commande 5, qui en vue de la détermination du courant circulant dans la phase R, transmet 4,5 ms environ après le passage du courant par zéro (sensiblement au maximum du courant), les valeurs numériques les plus diverses au convertisseur numérique-analogique 3 pendant 1 ms environ, au-cours de laquelle la tension uR du capteur est comparée à la tension analogique uV délivrée par le convertisseur numérique-analogique 3. Après la fin de cette mesure de courant, le dispositif de commande 5 bloque l'étage ET-NON 21, ouvre l'étage ET-NON 22 affecté à la phase S et ajuste le convertisseur numérique-analogique 3 à un; le passage par zéro du courant de la phase S s'effectue après 1,1 ms environ et, après 4,5 ms environ, le courant de cette phase est mesuré å la valeur de crête pendant 1 ms, puis le convertisseur numérique-analogique 3 est ajuste à un par le dispositif de commande 5, l'étage ET-NON 22 est bloqué et l'étage ET-NON 23 affecté à la phase T est ouvert; le passage par zéro du courant de la phase T s'effectue après 1,1 ms environ, puis le cycle de commande précédemment décrit se répète.Les trois mesures de courant dans les phases R, S, T s'effectuent ainsi en 20 ms environ (succession des maximums positifs des trois phases a un intervalle de 1200 él. ou de 6,66 ms). Le dispositif de commande 5 effectue ensuite pendant 20 ms environ le calcul-des trois intensités mesurées et rangées dans la mémoire 6. Ce cycle de calcul est de nouveau suivi par un cycle de mesure et de mémorisatton, puis un cycle de calcul, etc. Le fonctionnement du déclencheur à maximum de courant est décrit ciaprès à l'aide du diagramme des temps de la figure 3 et de la figure 2. Seule l'allure des tensions continues pulsatoires de mesure UR,SIT au voisinage des passages par zéro des phases R, S, T dans le sens croissant est représentée sur la figure 3. A l'instant t situé avant le passage par zéro de la phase R, ltétage o ET-NON 21 est ouvert par un signal 21e (L) du dispositif de commande 5, tandis; que les étages ET-NON 22, 23 sont bloqués par les signaux 22e, 23e (O), de sorte que les comparateurs 18, 19 ne peuvent exercer aucune action sur le dispositif de commande 5. Ce dernier a délivre le mot 1 au convertisseur numérique-analogique , qui délivre alors une tension correspondante aux comparateurs 17 à 19.Le passage par zéro de la phase R s'effectue à l'instant t1 et peu après, à l'instant t2, la tension uR du capteur est supérieure à la tension de sortie UV du convertisseur numérique analogique 3, de sorte que le comparateur 17 change d > état et le signal de sortie 21 (L) de l'étage ET-NON 21 est transmis par l'étage ET-NON 24 au dispositif de commande 5, qui est ainsi informé du passage par zéro de la phase R; le dispositif de commande 5 ouvre ensuite les étages ET-NON 22, 23 en délivrant les signaux 22e, 23e, puis délivre au convertisseur numérique-analogique 3, à l'instant t3, un mot correspondant à un courant de court-circuit déterminé, de sorte qu'une tension analogique Uv apparaît à la sortie du convertisseur 3; cette tension est supérieure à la tension uR du capteur a l'instant t3, de sorte que le signal du comparateur 17 et par suite le signal de sortie 21 de l'étage ET-NON 21 deviennent 0. Les trois étages ET-NON 21 à 23 étant ouverts par le dispositif de commande 5, les signaux de sortie des comparateurs 17 à 19 peuvent agir sur ce dispositif; une tension UV correspondant à un courant de court-circuit déterminé agit sur les entrées négatives des comparateurs 17 à 19, aux entrées positives desquels sont appliquées les tensions UR,S,T du capteur.La surveillance des courants de court-circuit des trois phases R, S, T se poursuit jusqu'a l'instant t4 (4,5 ms environ); Lorsqu'un court-circuit est présent dans une des phases, il agit sur un des comparateurs 17 à 19 et le signal de sortie L alors délivré par ce comparateur est transmis par le circuit logique 4 au dispositif de commande 5, qui est ainsi informé du court-circuit. Le dispositif de commande 5 passe ensuite dans une position d'attente et vérifie à plusieurs reprises (toutes les 10 ms par exemple) si le court circuit persiste. Le commutateur numérique T c du panneau 7 d'entre c-c de données permet d'afficher ce nombre de cycles de test. Lorsque ce temps est depassé, le circuit déclencheur 8 délivre un signal, qui interrompt le courant dans les conducteurs des phases R, S, T. A l'instant t41 la surveillance des courants de court-circuit est terminée et la mesure du maximum de courant dans la phase R commence; le dispositif de commande 5 bloque les étages ET-NON 22, 23 en délivrant les signaux 22e, 23e (0) et délivre au convertisseur numérique-analogique 3, comme précédemment décrit, les valeurs numériques les plus diverses, jusqu'a ce que la valeur mesurée soit déterminée et transférée par le dispositif de commande 5 dans la mémoire de données 6. L'intensité mesurée dans la phase R est ainsi obtenue. La mesure du maximum de courant dans la phase R s'effectue entre t4 et t5 (1,1 ms environ). Sur le diagramme de la figure 3, le changement d'état du signal de sortie 21 de l'étage ET-NON 21, entre t4 et t5, est représenté par des tirets, car le signal de sortie peut à chaque instant de cet intervalle alterner entre 0 et L. La variation de la tension de sortie du convertisseur numérique-analogique 3 est de même indiquée par des tirets. A l'instant t5, le dispositif de commande bloque aussi l'étage ET NON 21 en délivrant le signal 21e (0) et délivre au convertisseur numérique-analogique 3 le mot un afin de déterminer le passage par zéro de la phase S, de sorte qu'une tension de référence iv correspondante est obtenue. A l'instant t6, le dispositif de commande 5 ouvre l'étage ET-NON 22 en délivrant le signal 22e (L), le passage par zéro de la phase S s'effectue à l'instant t7 et la tension us du capteur est, å l'instant t8, supérieure la tension de référence UV délivrée par le convertisseur numériqueanalogique 3, de sorte que le comparateur 18 modifie son état et que le signal de sortie 22 (L) résultant du seul étage ET-NON 22 ouvert est transmis par l'étage ET-NON 24 au dispositif de commande 5, auquel le passage par zéro de la phase S est ainsi signalé, de sorte qu'il ouvre aussi les étages ET-NON 21, 23 en délivrant les signaux 21e, 23e (L), puis délivre au convertisseur numérique-anålogique 3, å l'instant tg, un mot correspondant à un courant de court-circuit déterminé et agissant sous forme d'une tension de référence analogique UV sur les trois comparateurs 17 & 19. La surveillance des courants de court-circuit dure jusqu'à l'instant t10, auquel les étages ET-NON 21, 23 sont de nouveau bloqués par le dispositif de commande 5 qui déliyre les signaux 21e, 23e (0), puis la mesure du maximum de courant s'effectue de la façon pré cedemment decrite pour la phase R. La mesure du maximum de courant est terminée a l'instant t11; l'instant t12,le dispositif de commande 5 ouvre l'étage ET-NON 23 en délivrant le signal 23e (L) et la tension de référence UV est ajustée à 1; a l'instant t13, la phase T passe par zéro, ce dont le dispositif de commande 5 est informé à l'instant t14 par le changement d'état du comparateur 19 et le signal de sortie 23 (L) de 1 'étage ET-NON 23; la surveillance des courants de court-circuit des trois phases R, S, T commence a l'instant t15 et se termine a l'instant t16; la mesure du maximum de courant de la phase T seule s'effectue ensuite, jusqu'à l'instant t17 Les mesures du maximum de courant sont ainsi effectuées dans les phases R, S, T (t4 - t5, t10 - tell' t16 - t17) et les valeurs déterminées sont rangées dans la mémoire de données 6. Ces mesures ont été précédées par des surveillances du courant de court-circuit des trois phases R, S, T (t3 - t4 tg - t101 t15 16 t16). A la fin de la mesure du maximum de courant dans la phase T, le dispositif de commande 5 ouvrg l'étage ET-NON 21 a l'instant tels; un nouveau passage par zéro de la phase R dans le sens positif s'effectue à l'instant t19 et le comparateur 17 signale à l'instant t20, par l'intermédiaire de l'étage ET-NON 21, ce passage par zéro au dispositif de commande 5, qui démarre alors son cycle de calcul à l'instant t21; une surveillance des courants de court-circuit s'effectue aussi de la façon précédemment décrite, pendant le cycle de calcul. Le cycle de calcul est terminé lors de la détermination du passage par zéro de la phase R dans le sens croissant; a l'instant t22, la tension de référence UV est égale a 1 et les étages ET-NON 22, 23 sont bloqués; le passage par zéro de la phase R s'effectue à l'instant t23, le comparateur 17 et l'étage ET-NON 21 le signalent au dispositif de commande 5 a l'instant t24 et une nouvelle surveillance du courant de court-circuit de la phase R commence a l'instant t251 avant la mesure du maximum de courant, comme précédemment décrit. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement a titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Déclencheur à maximum de courant numérique, comportant un dispositif de commande central et une mémoire de données, et caractérisé en ce que le dispositif de commande délivre, au voisinage de la valeur de crête des courants de phase, des combinaisons de signaux numériques à un convertisseur numérique-analogique, dont la tension de sortie analogique variable est comparée par un circuit comparateur .numérique à des tensions dérivées des courants de phase par un capteur; et en cas d'égalité des tensions, le circuit comparateur délivre un signal numérique au dispositif de commande, qui provoque ainsi le rangement de la combinaison instantanée de signaux numériques dans la mémoire de données. 2. Déclencheur a maximum de courant selon revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande central, après la mesure du maximum de courant dans les trois phases, calcule les trois valeurs mesurées, rangées dans la mémoire de données pendant la mesure précédente, et des seuils affichés sur un panneau d'entrée de données. 3. Déclencheur à maximum de courant selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la mesure du maximum de courant dans chaque phase est précédée par une surveillance du courant de court-circuit dans les trois phases. 4. Déclencheur à maximum de courant selon une quelconque des revendications 1 & 3, caractérisé en ce que le circuit comparateur est constitué par trois comparateurs numériques, alimentés chacun par une tension continue pulsatoire et tous en commun par la tension de sortie du convertisseur numérique-analogique; et les sorties des comparateurs sont reliées aux opérateurs logiques d'un circuit logique, qui sont attaqués individuellement ou en commun par le dispositif de commande et attaquent ce dernier.