Brevet FR2334963A1 — publié le 19770708

La présente invention a pour objet la mesure de l'impédance de boucle d'un circuit d'alimentation secteur en charge. Dans les dispositifs connus de ce genre, la mesure de 11 impédance de boucle est réalisée soit sur un circuit hors tension en injectant une force électromotrice de fréquence industrielle et en relevant les différents paramètres. Dans la pratique, il est difficile de couper le secteur, et de réaliser les liaisons pour mettre la boucle en court circuit0 Soit en mesurant la chute de tension en charge du circuit d'alimentation en introduisant une résistance0 Cette méthode permet d'obtenir la résistance de boucle et non ltimpédance. Dtautre part le temps de fonctionnement de la résistance est relativement long, pour permettre la lecture de la variation de tension sur un appareil de mesure sensible.Soit en utilisant la mesure des impédances cycliques directes, inverse et homopolaire, et en créant une charge dissymétrique sur un réseau triphasé. Cette méthode donne l'impedance de boucle, mais elle nécessite un appareillage complexe et une manipulation délicate, Le dispositif suivant ltinvention permet une mesure rapide et facile de Itimpédance de boucle par la lecture directe sur des afficheurs numériques de la chute de tension d'une part, et de l'angle de déphasage d'autre part. L'appareil est dtun encombrement réduit, dtune manipulation simple, et permet dtobtenir des intensités de charges plus importantes, donc une meilleure sensibilité. Le dispositif objet de I1 invention consiste a mesurer successivement la valeur moyenne de la tension dans une premiere demi période. De mettre la résistance de charge au passage à zéro pendant la période complete suivante . De mesurer la valeur moyenne de la tension dans la troisieme demi période et à faire la différence0 De compter le nombre dtimpulsions pendant la période complète de fonctionnement de la résistance de charge, et dten déduire le décalage par rapport à une période sans variation de charge, ce qui correspond au déphasage, L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui Suit, et qui est donnée à titre d'exemple explicatif, mais non limitatif.La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels: - la figure I représente le principe de mesure de I'impédance de boucle. D'une part la source d'alimentation avec son impédance à mesurer Zb, d'autre part la résistance de charge R et le triac de commande Te La mesure est faite entre les points A et B, et il passe un courant I dans la résistance de charge. - la figure 2 représente le diagramme de Fresnel : Vo tension quand le triac ntest pas passant; VI tension entre A et B quand il passe le courant I dans la résistance Ro t angle de déphasage du courant par rapport à la tension. Rb résistance de boucle. Xb inductance de boucleOZb impédance de boucle. - la figure 3 représente les diagrammes de fonctionnement dans le temps des différentes opérations à réaliser pour satisfaire la mesure suivant l'invention . En ( a ) est représenté une sinusoïde figurant la tension entre les points A et B. On a figuré trois zones correspondant aux demis alternances utilisées pour la mesure I : mesure de VO 3: mesure de VI 2 et 3: fonctionnement du triac et mesure du déphasage. ( b ) figure la tension aux bornes d'une bascule changeant de niveau au passage à zéro de la sinusoldeO ( c ) figure la tension aux bornes d'une bascule dont letat est I pendant les demi périodes I et 2. ( d ) figure la tension aux bornes d'une bascule électronique ayant un niveau I pendant les demi périodes 2 et 3. - la figure 4 représente le diagramme de fonctionnement électronique nécessaire à la réalisation de la présente invention. I1 se compose d t un circuit D de déclenchement, d'un circuit S de synchronisation avec la tension secteur, d'un circuit V analogique digital traduisant la tension entre A et B en un nombre donné d'impulsions. D'un circuit H dthorloge, dont le but est de compter un nombre dtimpulsions données invariable par seconde. De deux bascule de programmation Q I au niveau I pendant les deux demi périodes I et 20 Q 2 au niveau I pendant les deux demi périodes 2 et 3. Deux compteurs numériques avec affichage direct. Le premier C I compteur décompteur affiche la variation de la tension. I1 compte quand Q I est au niveau I, et décompte avec Q I au niveau zéro. C 2 compte seulement quand Q 2 est au niveau I et donne le déphasage, par variation du nombre d'impulsions, Un circuit de déclenchement du triac O permet un isolement électrique du circuit logique avec le circuit de puissance. Le circuit électronique peut ètre réalisé de différentes manières, mais plus spécialement avec des circuits intégrés fournissant une cascade logique des différentes fonctions à réaliser. Le circuit de déclenchement D est constitué par une bascule mise à Itétat I par manipulation d'un bouton poussoir et remise à zéro après changement d'état de Q I I1 pour but de mettre les deux compteurs C I et C 2 à zéro, puis de permettre le basculement de Q I quand la sinusoïde passe à zéro sur le front montant. Le circuit S constitué par des portes bascule à chaque passage à zéro de la sinusoïde, et sert de synchronisation à l'ensemble du dispositif. C'est un circuit d'horloge pour -les bascules Q I et Q 2. Le circuit V est un convertisseur analogique digital permettant la traduction de la tension pendant la demi alternance positive en un nombre d'impulsions proportionnel à cette derniere; La bascule Q I au niveau I pendant les demi périodes I et 2 a pour but de refermer le circuit de déclenchement, de permettre ltenregistrement des impulsions venant du circuit V par le compteur CI dans le sens dtun comptage,et d-'autoriser le déclenchement de Q 2. La bascule Q 2 qui a une demi période de retard a pour but, au niveau I d'assurer les fonctions suivantes: marche du compteur marche C I dans la troisième demi période, dans le sens d'un décomptage. Mise enX des circuits H et O pendant une période.Le circuit O est un oscillateur dont le but est dtouvrir le triac pendant une alternance complète. Ce dispositif permet un isolement électrique de la partie logique du circuit de puissance et permet de séparer les cordons de mesure des cordons de puissance et d'éliminer les résistances de contact lors de la mesure. Le circuit H est un générateur de fréquence stable fonctionnant pendant une période et fournissant des impulsions à C 2. On starrange pour que la fréquence corresponde à un nombre se terminant par une suite de zéros quand on fait fonctionner l'appareil avec une résistance infinie, donc on a bJ t. La variation permet la lecture directe de ss sur le compteur C 2, Cette mesure du déphasage aurait pu, tout aussi bien être réalisée par différence. usure du nombre dtimpulsions pendant une période avant mise en service de la résistance, et mesure en soustraction pendant la période de fonctionnement. Dans ce cas le cycle complet serait de deux périodes. Si le dispositif permet d'interdire le fonctionnement de Q 2 on mesure Vo. Dans la pratique, on fait successivement trois mesures. Mesure de Vo en éliminant la seconde partie de l'appareillage. Vérification des compteurs et mesure d'un décalage possible du compteur C 2 avec une résistance R infinie, c'est à dire hors circuit. Mesure avec une résistance R de charge. La connaissance de V O, IVOl - 1V11 de - |VI| de l'angle de déphasage # et de la résistance R permet de reconstituer le diagramme de Fresnel et de déduire par le calcul la valeur zb. Le dispositif objet de ltinvention permet la mesure de l'impédance Zb de n'importe quel secteur d'alimentation de fréquence industrielle, tant entre phases qu'entre phase et neutre ou ventre phase et terre. La sensibilité est fonction de la résistance R et permet de déterminer l'intensité de court circuit de la source d'alimentation, On détermine également l'impédance de boucle d'un circuit de terre et la chute de tension à n importe quel endroit d'une alimentation secteur en une fraction de seconde. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de mesure de l'impédance de boucle d t un circuit d'alimentation secteur en charge caractérisé par la mesure de toutes les données sur une période et demi du secteur d'alimentation. 2/ Dispositif selon la revendication I caractérisé par la charge du circuit de boucle par une résistance pendant une période complète à l'aide d'un triac. 3/ Dispositif selon la revendication I caractérisé par la mesure de la variation de tension par I'intermédiare dtun circuit analogique digital pendant les deux demi périodes de meme signe et consécutives ç La première en comptage, la seconde en décomptage. 4/ Dispositif suivant la revendication I caractérisé par la mesure du déphasage en déclenchant un générateur d'impulsions travaillant pendant la durée de la période en charge et traduisant le décalage du point de passage à zéro au bout de la période de charge. Cette dernière mesure pouvant ètre effectuée en variante en faisant la différence entre la mesure du nombre dtimpulsions pendant une période avant la charge et le nombre d'impulsions pendant la période de charge.