Brevet FR2382788A1 — publié le 19780929

L'invention concerne un circuit électrique d'alimentation d'une charge à masse flottante à partir d'une source de courant continu, comportant un dispositif de protection contre les déports de potentiel sur les bornes de la charge par rapport à un potentiel intermédiaire de référence. Lorsqu'une source de courant continu alimente une charge à masse flottante, les potentiels aux bornes de la charge par rapport à cette masse devraient être égaux en valeur absolue. Cependant, l'équilibre - peut être rompu par une mise à la terre accidentelle, soit franche, soit par l'intermédiaire d'une impédance parasite, d'une borne de la charge. Dans ce cas, la distribution des potentiels est modifiée, certains potentiels diminuent, d'autres augmentent . L'augmentation de tension sur l'une des bornes de la source, peut aggraver les conséquences de l'incident initial, surtout lorsque la tension délivrée est élevée. On peut donner comme exemple le cas de téléalimentations en courant continu des répéteurs d'une ligne de transmission par câbles coaxiaux : dans ces téléalimentations, on utilise en général une source de courant continu dont les potentiels des bornes se trouvent de part de d'autre du potentiel de la terre. Pour leur alimentation en énergie, les répéteurs d'une ligne de transmission sont alimentés en série par les conducteurs intérieurs d'une paire de coaxiaux. Chaque répéteur peut être muni d'éclateurs connectés entre conducteur intérieur et conducteur extérieur de la paire associée et qui le protègent contre des surtensions accidentelles, par exemple celles dQes aux coups de foudre.Lorsqu'un tel éclateur amorce, le conducteur intérieur et le conducteur extérieur du câble coaxial correspondant sont court-circuités, ce qui provoque un doublement du potentiel du conducteur intérieur de l'autre coaxial de cette même paire par rapport à la terre. Ceci peut avoir comme effet l'amorçage d'autres éclateurs de la ligne de transmission. Pour éliminer ce genre d'effets, on a déja proposé d'associer à un tel circuit électrique d'alimentation un dispositif de protection contre les déports de potentiel sur les bornes de la charge, ce dispositif comportant des résistances de mesure et des éléments de seuil pour chacune des deux branches, ainsi que des moyens'pour réduire le potentiel sur la borne de la charge aussitôt que celui-ci tend à dépasser une valeur donnée. Cette réduction peut être obtenue au moyen d'un circuit ballast branché en parallèle sur la charge, ou, en réduisant la force électromotrice de la source, cette dernière solution étant préférable, si on peut agir sur le rapport cyclique des signaux de découpe de l'énergie primaire nécessaire à l'obtention de la haute tension continue.Le dispositif de protection agit rapidement sur la tension fournie par la source d'alimentation, soit en l'annulant, soit en la réduisant proportionnellement à la valeur absolue de déport de potentiel. L'invention vise à simplifier le dispositif de protection et la partie "mesure de déport" du circuit d'alimentation. On constate, en effet, que les solutions antérieurement proposées prévoient pour chaque polarité une résistance- de mesure et un amplificateur à seuil qui agissent ensuite parallèlement sur la réduction de la force électromotrice de la source, ou sur un circuit ballast. Dans un circuit électrique tel que défini en préambule, l'invention est caractérisée par le fait que ce circuit comporte une résistance de mesure, créant une chute de tension qui déclenche ledit dispositif de protection lorsque le potentiel d'une des deux bornes de la charge par rapport au potentiel de référence tend à dépasser une valeur fixée cette résistance étant connectée par ses deux bornes d'une part à travers deux diodes à une extrémité d'une résistance dont l'autre extrémité est reliée audit potentiel de référence, d'autre part à travers deux autres diodes, chacune en série avec une résistance de grande valeur, aux deux bornes de la charge, les diodes étant orientées pour qu'un courant de repos nominal traverse ladite résistance de mesure parallèlement à la charge et qu'un courant supplémentaire dans le même sens parcourt cette résistance à partir du potentiel de référence en cas de déport de potentiel sur les bornes de la charge, indépendamment de la direction de ce déport. L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide d'une figure, qui montre schématiquement un exemple de réalisation de l'invention. Un circuit électrique d'alimentation dune charge 1 à masse flottante comporte essentiellement une source 2, dont les deux bornes sont reliées à travers des résistances d'équilibrage de grande valeur 3 et 4 à un potentiel de référence qui dans le cas de cette description sera appelé la terre. En cas d'équilibre, les deux bornes de la source, qui sont reliées aux deux bornes de la charge, sont à des potentiels symétriques par rapport au potentiel de la terre. Il est évident que toute mise à terre accidentelle de l'une des bornes de la charge fait appliquer la tension totale de la source sur l'autre borne. 1Jn dispositif de commande 5 est donc prévu pour réduire dans un tel cas la force électromotrice de la source 2 (ou pour commander un ballast disposé en parallèle sur la charge, si la source fournit un courant constant).Le dispositif de commande 5 a été représenté dans la figure d'une façon simplifiée et comporte un amplificateur différentiel 6, un amplicicateur-comparateur 7, un redresseur 8 et un organe de commande proprement dit 9, qui agit sur la tension de la source 2 Une tension de seuil U est appliquée sur l'une des bornes de l'amplificateur-comparateur 7. La valeur de cette tension de seuil permet de fixer le seuil de sensibilité du dispositif de commande qui agit sur la tension de la source 2. La source 2 qui a été symbolisée par une batterie peut être constituée par des convertisseurs continu-continu ou alternatif-continu comportant des organes de découpage qui permettent d'obtenir la tension continue nominale d'alimentation en fonctionnement normal, et sur lesquels on vient agir pour réduire cette tension en cas de défaut. On note que le circuit électrique selon l'invention ne fournit à l'amplificateur différentiel 6 qu'une seule tension de commande, alors que deux branches du circuit d'alimentation sont effectivement à surveiller. Cette simplification est d(ie au bran chement d'une seule résistance de mesure 10 entre des diodes 11, 12, 14 et 15 de telle façon, qu'un déport de potentiel sur une première borne de la charge produise le même effet qu'un déport sur la seconde borne. A ces fins, cette résistance de mesure, qui crée une chute de tension constituant le signal d'entrée du dispositif de commande, est connectée par ses deux bornes d'une part à travers deux diodes 11 et 12 à une résistance 13 dont l'autre extrémité est reliée au potentiel de référence, dans le cas présent : la terre, d'autre part, à travers deux autres diodes 14 et 15, chacune en série avec une résistance 16 et 17, aux deux bornes de la charge 1. L'orientation des diodes est telle qu'en cas d'équilibre, un courant de repos nominal s'établit parallèlement à la charge par le circuit suivant: résistance 16, diode 14 en sens passant, résistance de mesure 10, diode 15 en sens passant et résistance 17. Les résistances 16 et 17 étant de grande valeur, ce courant de repos est faible et la tension de seuil U appliquée à Vamplificateur-comparateur 7 est choisie de telle façon qu'aucune diminution de la force électromotrice de la source 2 ne puisse être commandée par ce courant de repos seul. La tension aux bornes de la résistance de mesure dûe à ce courant de repos est telle, que les deux diodes 1 1 et 12 sont bloquées et que la résistance 13 n'est parcourue par aucun courant. Supposons maintenant que ltéquilibre soit rompu par une mise accidentelle à la terre de la borne 18 de la charge, qui est reliée au p8le positif de la source 2. Le potentiel par rapport à la terre de la borne 19 de la charge est aussitôt doublé, et un courant supplémentaire parcourt la résistance de mesure par le circuit suivant: résistance 13, diode Il en sens passant, résistance 10, diode 15 en sens passant et résistance 17. La diode 12 est seule bloquée. Ce courant supplémentaire produit une chute supplémentaire de tension dans la résistance de mesure 10, qui débloque l'amplificateur comparateur 7, ce qui commande une régulation de la source 2 en vue d'une diminution de tension. Le branchement de la résistance de mesure 10 étant symétrique par rapport à la terre, on voit aisément qu'une mise accidentelle à la terre de la borne négative 19 de la charge 1 produit exactement le même effet, la diode 11 étant seule bloquée. Notons que la protection n'agit pas seulement en cas de mise franche à la terre d'une borne de la charge, mais également lorsqu'une résistance parasite est connectée entre l'une des bornes de la charge et la terre. Le choix de la tension de seuil U appliquée à l'amplificateur comparateur 7 permet de limiter le déport de potentiel résultant d'un défaut à une valeur pouvant être admise sans danger par les équipements. A titre d'exemple, on signale que le circuit électrique d'alimentation selon l'invention a été conçu pour la téléalimentation d'une ligne de transmission- comportant deux câbles coaxiaux équipés de répéteurs. La tension d'alimentation appliquée à l'entrée des deux conducteurs intérieurs de la paire est d'environ 1400 V. Les résistances 16 et 17 sont choisies dans ce cas de 500 k Q . Dans cet exemple, le potentiel de référence est la terre, mais il est évident que ce potentiel peut être quelconque. Il est également possible de contrôler les déports de potentiels aux bornes de la charge par rapport à plusieurs potentiels de référence. Il suffit pour cela de relier les bornes de la résistance de mesure 10 aux différents potentiels de référence par l'intermédiaire de réseaux en T individuels constitués chacun par deux diodes telles que 11 et 12 et une résistance telle que 13, les bornes de résistances telles que 13 non reliées aux diodes telles que Il et 12 étant reliées aux différents potentiels de référence. REVENDICATIONS 1/ Circuit électrique d'alimentation d'une charge à masse flottante à partir d'une source de courant continu, comportant un dispositif de protection contre les déports de potentiel sur les bornes de la charge par rapport à un potentiel intermédiaire de référence, caractérisé par le fait qu'il comporte une résistance de mesure (10) créant une chute de tension qui déclenche ledit dispositif de protection (5) lorsque le potentiel d'une des deux bornes de la charge par rapport au potentiel de référence tend à dépasser une valeur fixée, cette résistance étant connectée par ses deux bornes d'une part à travers deux diodes (11, 12) à une extrémité d'une résistance (13), dont l'autre extrémité est reliée audit potentiel de référence, d'autre part, à travers deux autres diodes (14, 15), chacune en série avec une résistance de grande valeur (16, 17) aux deux bornes (18, 19) de la charge (1), les diodes étant orientées pour qu'un courant de repos nominal traverse ladite résistance de mesure (10) parallèlement à la charge et qu'un courant supplémentaire dans le même sens parcourt cette résistance à partir du potentiel de référence en cas de déport de potentiel sur les bornes de la charge, indépendamment de la direction de ce déport. 2/ Circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte, en outre, au moins une résistance qui est reliée d'une part à un potentiel de référence différent du potentiel de référence précité et d'autre part à travers deux autres diodes aux deux bornes de la résistance de mesure (10).