Brevet FR2377089A1 — publié le 19780804

La présente inventior concerne un dispositif engetidrant an cirant alternatif croissant régulièrement suivant une rampe pour la vérification du courant de déclenchement d'un disjoncteur raccordé aux parties actives d'un réseau de tensions alteratives sinusoidales, ce disjonc- teur on prenant un dispositif de coupure con mandé par un dispositif de protection devant provoquer le déclenchement pour un courant supérieur à un premier courant dit : nominal de non fonctionnement, et inférieur ou ç'gal à un deuxième courant dit : nominal de fonctionnement, ce dis generateur positif utilisant une résistance de charge pour créer un courant e défaut entre une borne en aval du dispositif de protection du disjoncteur et la masse ou la terre ou une autre borne active. Un cas particulier important de ces disjoncteurs est constitué par les appareils dont le dispositif de protection est sensible à une différence de courant, permettant ainsi de déceler un courant de défaut à la masse ou à la terre. Ces appareils, appelés disjoncteurs à courant différentiel résiduel, font l'objet de normes et ils doivent pouvoir titre vérifiés en service, de préférence sans avoir accès aux bornes d'alimentation par le réseau alternatif. Il est possible de réaliser à la demande un montage permettant d'effectuer manuellement cette vérification, mais il est préférable, pour des raisons de rapidité et de sûreté, d'utiliser un dispositif ' --ér-fication automatique. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le brevet d'invention français nO 7 5o6 184. du type Ce dispositif/à thermistance présente cependant quelques inconvénients - Après une mesure sur un calibre, il faut attendre un certain temps pour que la thermistance se refroidisse avant de pouvoir faire une nouvelle mesure sur le même calibre. - La lecture au vol de l'indicateur est difficile et imprécise. - La loi de progressivité du courant ne peut pas être ajustée. En particulier, la progression peut devenir trop rapide pour certains calibres. - Le temps de mesure est long, il ne peut pas être réglé - On risque de détériorer l'appareil, au moins pour certains calibres, si lTon oublie de couper le courant après une vérification, à moins que les organes de puissance ne soient surdimensionnés. Le dispositif, vtvet c ' présente invention, a :r but de permettre la vérification automatique du fonctionnement c'un appareil tel qu'un disjoncteur différentiel résiduel, sans présenter les inconvéniants cités ci-dessus. L'invertion est caractérisée par le fait que les deux bornes du côté alternat d'un redresseur en pont sont insérées dans le circuit alternatif du courant de défaut, par le fait que les dux bornes du côté continu du redresseur en pont scnt reliées ertre elles par un circuit comprenant en particulier les bornes de puissance dtun organe pressentant une résistance pouvant être commandée par un signal électrique, par le fait que la résistance de charge est choisie de manière à ce que le courant circulant dans le dispositif de protection ait une valeur jnaximale audit du disjoncteur légèrement supérieure / deuxième courant lorsque l'organe à résistance commandée a sa valeur la plus faible, par le fait que des moyens d'asservissement en courant et des moyens de programmation sont prévus pour fournir l'organe à résistance commandée un signal électrique de commande variant dans le temps1 de façon à ce que la valeur du courant alternatif passant dans le dispositif de protection croisse suivant une rampe déterminée, tout en conservant une forme sensiblement sinusoïdale, depuis une valeur minimale, légèrement inférieure / premier courant, jusque, en l'absence de déclenchement, à ladite valeur maximale, et par le fait que des moyens de retour à la valeur minimale du courant sont prévus pour ramener le courant à sa valeur minimale dans le cas où le courant maximal aurait été atteint sans que le déclenchement ne se soit produit. Selon une disposition préférée de l'invention, des moyens de mémorisation sont également prévus pour rentre en mémoire la mesure du courant au moment du déclenchement. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, l'organe à resistance commandée est constitué par u moins u transis Le de puissance, et de préférence par deux rarsistcrs associés suivant le montage dit: Darlington. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif. Dans les dessins annexés, la Figure 1 représente e schéma du dispositif1 la Figure 2 donne des wiagra.mes te tensions ct courants en divers points en fonction du t' T. temps, et la Figure 5 donne ces diagrammes dans le cas oa 1 déclenchement dT disjoncteur n'a pas lieu. Sur la Figure 1, on a représenté en (1) un disjoncteur tel qu'un disjoncteur différentiel résiduel ayant un dispositif de protection (2) sensible par exemple au courant résiduel entre un réseau polyphasé (3) et la terre ou la masse (4). Ce dispositif de protection (2) commande éventuellement, après amplification, un dispositif de coupure (5). Un tel disjoncteur ne doit pas , normalement, déclencher pour un courant de défaut entre une borne active du réseau (3) et la terre ou la masse (4), si ce courant alternatif est inférieur à un premier cou rant dit : courant nominal de non fonctionnement et il doit déclencher une valeur inférieure ou égale an (ou fonctionner) ai le courant de défaut atteint deuxième courant dit : courant nominal de fonctionnement. Une résistance de charge variable peut être utilisée pour vérifier le fonctionnement correct du disjoncteur. On a représenté en (6) un redresseur en pont, capable de débiter un courant maximal légèrement supérieur au deuxième courant. Les deux bornes (7 a) et (7 b) du cette alternatif de ce redresseur sont raccor réseau dées à une borne active du/(3) en aval du dispositif de protection (2) et à la terre ou la masse (4). Les deux bornes (8 a) et (8 b) du côté continu du redresseur sont reliées entre elles par un circuit comprenant en particulier les bornes de puissance d'un ensemble de deux transistors (9) associés suivant le montage dit : Darlington. Une résistance de charge fixe (10) est insérée dans le circuit parcouru par le courant de défaut, et de préférence dans le circuit du côté continu du redresseur (6).La résistance (10) est choisie de façon ledit que / courant maximal soit atteint lorsque les bornes de puissance des transistors (9) présentent la résistance la plus faible, en fonction d'un signal électrique reçu sur la borne de commande (t1). Des moyens d'asservissement en courant (12) sont constitués par un premier amplificateur à grand gain (13) dont la sortie est reliée et à-la borne (11)/ dont une première entrée reçoit une partie de la tension aux bornes d'une résistance de mesure (14)/au moyen des résis- tances (15) et (16). cette résistance de mesure (14) est insérée dans le circuit du côté continu du redresseur (6), entre la borne (8 b) et les transistors (9). La deuxième entrée de l'amplificateur (13) est reliée au point milieu (46) d'un diviseur potentiométrique constitué par par une résistance (18) et/la résistance de conduction d'un transistor à effet' de champ (19), ce diviseur potentiométrique étant raccordé aux bornes (8 a) - (8 b) du côté continu du redresseur (6). Des moyens de programmation (20) de la croissance du courant dans le temps sont constitués par un condensateur de programmation (21) en série avec une résistance (22), dont le point commun (17) est relié à la grille de commande (23) du transistor à effet de champ (lys). L'autre borne du condensateur (21) est reliée à la borne (8 b) du redresseur et l'autre borne de la résistance (22) est reliée à la borne négative d'une source auxiliaire de tension (24), dont la borne positive est reliée à la borne (8 b) du redresseur. Des moyens de retour à la valeur minimale du courant sontonstitués par un dispositif amplificateur (25) et par un dispositif comparateur (26). Le dispositif (25) comporte un deuxième amplificateur (27) à grand gain dont une entrée reçoit la tension alternative redressée apparaissant aux bornes de la résistance de mesure (14) et dont une entrée est également reliée à sa sortie (28) par un condensateur d'intégration (29) en parallèle avec une résistance (30). La sortie (28) est envoyée vers le dispositif (26) sur une entrée d'un comparateur (je), dont l'autre entrée est reliée à une source de tension de référence constituée par le point milieu d'un potentiomètre (32) alimenté par la source auxiliaire de tension (24).La sortie du comparateur (31) est reliée au point commun (17) au condènsateur (21) et à la résistance (22) par l'intermédiaire d'une diode (33). Un transistor (34) a sa base reliée par une résistance (35) à la sortie du comparateur (31) avant la diode (33), son émetteur relié à la borne(8 b)et son collecteur relié à la source de tension de référence. Des moyens de mémorisation (36) sont constitués par un condensateur de mémorisation (37), par un deuxième transistor à effet de champ (38), dont la résistance de conduction relie ce condensateur (37) à la sortie (28) du deuxième amplificateur (27) et par un troisième amplificateur (39) dont une première entrée est raccordée à la borne du condensateur (37) reliée au transistor (38) et dont une deuxième entrée est reliée à sa sortie (40), sur laquelle est branché un appareil indicateur à courant continu (41). La borne(8 b) est par ailleurs reliée à l'autre borne de l'indicateur (41) et à l'autre borne du condensateur (37). La grille de commande du transistor (38) est reliée au point commun (42) d'un diviseur potentiométrique constitué par les résistances (43) et (44). L'autre borne de la résistance (43) est reliée à la borne (8 a) et l'autre borne de la résistance (44) est reliée à la borne négative de la source auxiliaire (24) dont la borne positive est reliée, comme il a déja été vu, à la borne (8 b). Un petit condensateur (49) est branché entre les bornes (42) et (o b). Le fonctionnement de ce dispositif est expliqué au moyen des diagrammes de la Figure 2, quand le déclenchement a lieu normalement, et au troyen des anagrammes de la rigure 3 quand le déclenchement n'a pas eu lieu avant la fin de la rampe de courant. Au moment de la mise sous tensIon du dispositif 1 par exemple au moyen d'un interrupteur non représenté, la tension continue V17 à la borne (17) croît d'une manière exponentielle comme représenté sur le diagramme. La tension V40 au point milieu (46) du diviseur potentiométrique (16) - 19) est une tension alternative redressée double alternance. La valeur crête de cette tension augmente avec le temps, du fait de ltaugmentation de la résistance de conduction du transistor à effet de champ (19). En choisissant convenablement la zone de travail de la courbe de réponse de ce transistor, on a constaté que la commande exponentielle de la grille (23) permettait d'obtenir une croissance de V46 légèrement r us rapide qu'une croissance linéaire. Une telle croissance rocure une mesure rapide, par exemple en 5 secondes, sans présenter le phénomène d'emballement qu'on peut constater avec des thermistances. ai bien entendu, d'autres types de croissance peuvent être obtenus, par exemple en chargeant le condensateur t21) à courant constant. (Pour la clarté du dessin, l'échelle des temps nta pas été respectée dans la représentation des alternances). L'asservisement en courant réalisé par le dispositif (12) permet d'avoir aux bornes de la résistance (14) ure tenson qui est l'image de la tension V46, en 'af2ranchissant des tensions de polarisation des jonctions émetteur-base les transistors 9), mbme en cas le dérive en température de ces tensions. On a représenté en I5 @ le courant alternatif (avant redressement) circulant entre uiir borne active du réseau polyphasé (3), en aval du dispositif de protection (2), et la terre ou la masse (4) @ a crois- sance de ce courant dans le temps est la même que celle de la tension V46. Le dispositif amplificateur (25) fournit en (28) une tension continue qui représente la mesure du courant alternatif I3-4. Cette tension se retrouve aux bornes du condensateur (37) tant que le transistor (3b) est conducteur, ctest-a-dire tant que la tension en (42) est positive par rapport à la tension en ( b). Ceci met le cas avant le déclenchement car la tension positive provenant du redresseur (8 a 8b) et filtrée par le condensateur (45) est supérieur à la tension négative provenant de la source (24).Cependant, des le déclenchement du disjoncteur, la tension devient négative en (4-) et, comme on le voit sur ia Figure a, a tension S3y conserve la valeur qu'elle avait au moment du déclenchement D'impédance d'entrée le l'amplificateur (39) est suffisamment grande pour ne pas décharger significativement le condensateur (37) pendant le temps de lecture le l'appareil (41). Le dispositif de mémorisation (36) évite ainsi d'avoir à faire une lecture au vol, Gui nécessite er général u moins 2 essais successifs, et qui est source d'imprécision. De plus, dans le cas d'une rampe rapide, la lecture au vol peut introduire des erreurs dues à l'amor- tissement de l'appareil (41). Le dispositif e comparaison (26) compare la tension en (28) à une tensIon de référence provenant du potentiomètre (32). Ce dernier est réglé pour que la sortie du comparateur (31) devienne positive lorsque le courant alternatif I3-4 a atteint la valeur maximale fixée pour la rampe, en l'absence de déclenchement. Sur la Figure 3, on voit que V17 basculement du comparateur (31) devient positif au moment du, e courant alternatif I3-4 est alors ramené à sa valeur minimale initiale.Pour éviter le démarrage d'une nouvelle rampe, le transistor (34) maintient la tension de réfé rance à une valeur nulle tan de a tension en (28) n'est pas annulée, c'est-à-dire tant que le circuit alternatif n'a pas été coupé. cr la Figure 3, on a représenté sur le diagramme I3-4 du courant, la valeur I, correspondant au premier courant, ou courant nominal de non fonctionnement et la valeur I2 correspondant au deuxième courant1 ou courant nominal de fonctionnement. Si le déclencheur n'a pas eu lieu, la tension V40 aux bornes de l'appareil indicateur (40) est ramenée à sa valeur initiale. Eventuellement, en ayant peut être ajouté pour indiquer que le comparateur (31) a fonctionné ou que le courant alternatif n'a pas été coupé. D'une manière globale, on voit utilisation des dispositifs électroniques 12-20-25-25 et 36 n'a été rendue possible que par l'intrduction du redresseur et point qui permet de travailer au courant redressé sans altérer le courant sinusoidal passant dans le dispositif de protection (2). Si l'appareil à vérifier n'est pas muni d'un dispositif de coupure ou si ce dispositif de coupure nta pas un pouvoir de coupure suffisant pour être introduit dans le circuit du courant de défaut, il est facil de modifier le branchement de 11 appareil, de façon à ce que le déclenchement produise les mdmes- effets sur les circuits électroniques que la coupure du courant de défaut lui-môme. Le dispositif suivant l'invention peut aussi entre utilisé pour vérifier des disjoncteurs qui ne sont pas sensibles à un courant différentiel à la masse ou à la terre, mais à un courant de surcharge dans le circuit principal lui-môme. Les dispositifs de protection comportent souvent des temporisations destinées à éviter un déclenchement intempestif lors d'un régime transitoire, provoqué par exemple par la fermeture de circuits de puissance. La vérification de ces temporisations se fait habituellement en mesurant le temps qui s'écoule entre l'application d'un certain courar et le déclenchement, et en recommençant cette mesure pour un autre courant. Ces mesures sont longues et peu précises. Le dispositif suivant l'invention permet également de vérifier une caractéristique de temporisation, sans avoir à faire une mesure de temps. Il suffit en effet d'effectuer des mesures successives de courant de déclenchement pour différentes pentes des rampes de courant et les différences de lecture donneront une indication sur l'influence du retard du déclenchement. Bien entendu, il est possible d'effectuer des modifications au dispositif décrit sans sortir du domaine de l'invention. Par exemple, la résistance de charge (10) peut astre insérée dans ) circuit du côté alternatif du redresseur en pont. Cependant, si cette résistance de charge doit hêtre choisie au moyen d'un commutateur parmi différentes valeurs, suivant le courant nominal du disjoncteur essayé, il est préférable que cette résistance soit insérée dans le circuit dt; côté continu du redresseur, de façon à ne pas modifier par ce choix 1( tension aux bornes du côté continu du redresseur. De môme, l'organe à résistance commandée peut être constitué par un potentiomètre commandé par un moteur, ou le transistor (38) peut hêtre remplacé par un relais. REVENDICATIONS 1. Dispositif engendrant un courant alternatif croissant régulièrement suivant une rampe, pour la vérification du courant de déclenchement d'un disjoncteur raccordé aux parties actives d'un réseau de ten sions alternatives sinusoldales, ce disjoncteur comprenant un dispo sitif de coupure commandé par un dispositif de protection devant pro voquer le déclenchement pour un courant supérieur à un premier courant dit : nominal de non-fonctionnement et inférieur ou égal à un deu xième courant dit : nominal de fonctionnement, ce dispositif généra teur utilisant une résistance de charge pour créer un courant de défaut entre une borne en aval du dispositif de protection du dis joncteur et la masse ou la terre ou une autre borne active, caracté risé en ce que les deux bornes (7a, 7b) du coté alternatif d'un redresseur en pont (6) sont insérées dans le circuit alternatif du courant de défaut, en ce que les deux bornes (8a, 8b) du caté continu du redresseur en pont (6) sont reliées entre elles par un circuit comprenant en particulier les bornes de puissance d'un organe (9) présentant une résistance pouvant être commandée par un signal électrique, en ce que la résistance de charge (lo) est choisie de manière à ce que le courant maximal circulant dans le dispositif de protection (2) du disjoncteur ait une valeur maximale légèrement supérieure audit deuxième courant lorsque l'organe à résistance com mandée a sa valeur la plus faible, en ce que des moyens (12) d'asser vissement en courant et des moyens de programmation (20) sont prévus pour fournir à l'organe à résistance commandée un signal électrique décommande variant dans le temps, de façon à ce que la valeur du courant alternatif passant dans le dispositif de protection (2) croisse suivant une rampe déterminée, tout en conservant une forme sensiblement sinusordale, depuis une valeur minimale légèrement inférieure audit premier courant jusque, en l'absence de déclenchement, a ladite valeur maximale, et en ce que des moyens (25, 26) de retour å la valeur minimale du courant sont prévus pour ramea er le courant a sa valeur minimale dans le cas où le courant maximal aurait été atteint sans que le déclenchement ne se soit produit. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens de mémorisation (36) sont également prévus pour mettre en mémoire la mesure du courant au moment du déclenchement. 3. Dispositif selon la revendication l ou 2, caractérisé en'ce que l'organe (9) à résistance commandée est constitué par au moins un transistor de puissance, et de préférence par deux transistors asso ciés suivant le montage dit : Darlington. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (12) d'asservissement en courant sont constitués par un premier amplificateur (13) à grand gain dont la sortie (11) est reliée à la borne de commande de l'organe (9) à résis tance commandée, dont une première entrée reçoit une partie de la tension apparaissant aux bornes d'une résistance de mesure (14) insérée dans le circuit du coté continu du redresseur en pont (6), et dont une deuxième entrée est reliée au point milieu (46) d'un diviseur poten tiométrique (18, 19) branché entre les deux bornes (8a, 8b) du cté continu du redresseur en pont (6). 5. Dispositif selon la revendication. 4, caractérisé en ce que les moyens de programmation (20) sont constitués par un transistor à effet de champ (19), dont la résistance de conduction représente une des. résis tance dudit diviseur potentiométrique (18, 19) et dont la grille de commande (23) est reliée au pointJ2o2mvun (17) d'un condensateur de programmation (21) et d'une résistanc?-! alimentés en série par une source auxiliaire de tension continue au moment de la vérification du fonctionnement. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (25, 26) de retour à la valeur minimale du courant sont constitués par un deuxième amplificateur (27) à grand gain, dont une entrée reçoit la tension alternative redressée apparaissant aux bornes de la résis tance de mesure (14) et dont une des entrées est reliée à sa sortie (28)9 par un condensateur d'intégration (29) en parallèle avec une résistance (30) de façon à élaborer avec une relativement faible constante de temps la moyenne du courant alternatif redressé passant dans le dis positif de protection du disjoncteur, et par un comparateur (31) dont les entrées sont reliées, l'une à la sortie (28) du deuxième amplificateur (27) et l'autre à une source de tension de référence (24, 32) et dont la sortie est reliée au point commun (17) du condeneateur de programmation (21) et de la résistance (22), de façor à ce que ledit comparateur (31) fonctionne lorsque le courant maximal est atteint et de façon que la sortie de ce comparateur fournisse alors d'une manière continue un potentiel déchargeant ledit condensateur de programmation (21). 7. Dispositif selon l'ensemble des revendications 2 et 6, dans lequel la borne sur laquelle est crée le courant de défaut est également en aval du dispositif de coupure, caractérisé en ce que les moyens de mémorisation (36) sont constitués par un condensateur de mémori sation (37), par un deuxième transistor à effet de champ (38) dont la résistance de conduction relie ledit condensateur de mémorisation (37) à la sortS8du deuxième amplificateur (27) et dont la grille est reliée au point commun (42) dlun diviseur potentiométrique (43,44), relié en série avec ladite source auxiliaire de tension continue (24), aux bornes (8a, 8b) du côté continu du redresseur en pont (6), et par un troisième amplificateur (39), dont une première entré est raccor dée audit condensateur de mémorisation (37) et dont une deuxième entrée est reliée à sa sortie (40) sur laquelle apparaît la mesure du courant de déclenchement du disjoncteur, donnée sous forme d'une tension continue qui ne disparatt pas après le déclenchement. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la résistance de charge peut être choisie parmi diffé rentes valeurs suivant le courant nominal du disjoncteur vérifié, caractérisé en ce que cette résistance de charge (10) est insérée dans le circuit du côté continu du redresseur en pont (6), de façon à ne pas modifier par ledit choix la tension aux bornes (8a, 8b) du côté continu du redresseur en pont (6).