Brevet FR2379905A1 — publié le 19780901

L'invention concerne un appareil pour le contrôle d'un dispositif de protection différentiel, ce dispositif assurant la mesure du courant de déclenchement d'un dispositif tel que disjoncteur différentie, temporisé ou non Actuellement, lorsque l'on désire vérifier le bon fonctionnement d'un dispositif de protection différentiel, il convient de réaliser un défaut réel en aval du dispositif Cela est effectué en branchant une résistance en aval du dispositif à controler et à vérifier, après que le dispositif ait été mis sous tension, que le déclenchement du dispositif de protection s'eet effectué pour un débit de courant dans la résistance qui correspond à la sensibilité affichée du dispositif de protection. Cependant, cette manière de procéder présente de nombreux inconvénients, car il est tout d'abord nécessaire que le disjoncteur soit mis sous tension pour pouvoir effectuer cette vérification, ce qui rend donc toute vérification impossible avant le raccordement du dispositif au réseau d'alimentation. En outre, le manipulateur est obligé de brancher les différentes résistances de fuite correspondant aux différentes sensibilités du dispositif de protection alors que celui ci est relié au réseau d'alimentation1 ce qui implique des risques d'électrocution. De plus, la tension d'alimentation du réseau étant élevée (220 ou 380 VS par exemple), la résistance variable mise en circuit pour faire apparaltre un courant de défaut doit être de dimension importante pour permettre une dissipation thermique suffisante correspondant à la puissance absorbée par cette résistance. La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un appareil pour le contrôle d'un dispositif de protection différentiel destiné a' être branché sur un réseau d'alimentation en énergie électrique, appareil caractérisé en ce qu'il comprend un générateur produisant une tension de faible valeur dont la nature correspond sensiblement à celle du réseau d'alimentation en énergie électrique, un moyen pour faire varier la valeur de cette tension, un moyen pour visualiser la valeur du courant débité par l'appareil lors de sa mise en oeuvre aux bornes du dispositif à contrôler. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moyen pour visualiser la valeur du courant débité est alimenté par un dispositif de mise en mémoire à accumulation comportant un condensateur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le générateur est constitué par un oscillateur produisant une tension sinusoidale dont la fréquence est légèrement différente de celle du réseau d'alimentation. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'oscil- lateur produit une tension sinusoldale légèrement différente par valeur supérieure de celle du réseau d'alimentation. L'.invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints, dans lesquels - la figure 1 représente le schéma synoptique de l'appareil de l'invention, - la figure 2 représente schématiquement l'implantation des organes de contrôle et de commande sur le boitier de l'appareil, - la figure 3 est le schéma électrique du dispositif de la figure 1. La présente invention a, en conséquence, pour but la réalisation d'un dispositif qui permette la mesure du courant de déclenchement du dispositif de protection différentiel, qu'il soit instantané ou temporisé, et dans ce dernier cas, d'effectuer le contrôle de la temporisation du déclenchement par adjonction à cet appareil d'un chronomètre. En outre, la présente invention a pour but la réalisation d'un appareil qui soit portatif et qui permette à un opérateur d'effectuer des vérifications nécessaires que l'appareil soit ou non sous tension. D'une manière générale, cet appareil comporte des moyens qui permettent d'injecter un courant sinusoïdal de valeur réglable entre l'une des paires de bornes de phase du dispositif de protection différentiel à contrôler et de vérifier que le déclenchement de ce dispositif se produit bien pour une valeur du courant correspondant à celle affichée sur le dispositif. Cet appareil se compose ainsi (voir figure 1) d'un oscillateur 1 qui produit à la sortie une tension sinusoïdale réglable mais dont la fréquence est déterminée pour être légèrement supérieure à la fréquence de la tension alternative du réseau. Cette fréquence est choisie différente de la fréquence du réseau (par exemple 54 Hertz pour une fréquence de réseau de 50 Hertz) afin d'éviter les battements lorsque l'appareil est mis en oeuvre alors que le dispositif de protection différentiel est luimême sous tension. En outre, cette fréquence est supérieure à celle de la fréquence du réseau afin qu'elle produise une réaction magnétique convenable sur le dispositif de protection La tension réglable obtenue à la sortie de l'oscillateur 1 est alors amenée sur un amplificateur de puissance 2, puis aux bornes de sortie Bl, B2 de l'appareil par l'intermédiaire d'un circuit de sécurité 3, destiné a' mettre l'appareil hors circuit lorsque les bornes B1, B2 de l'appareil sont branchées entre des bornes de phase différentes du dispositif de protection au lieu d'être branchées entre les mêmes bornes de phase. A la sortie de l'amplificateur de puissance est également relié un ensemble de mesures 4 qui produit une tension fonction du courant débité entre les bornes Bl, B2, cette tension étant ensuite ramenée par un étage d'asservissement 5 à l'entrée de l'amplificateur de puissance 2 afin de permettre le réglage de la tension de sortie. Egalement, ce circuit de mesures 4 est relié par un étage de mémoires par accumulation 5 à un appareil de mesure 6 qui met en évidence la valeur du courant de déclenchement du dispositif de protection différentiel Cet étage de mémoires 5 est prévu afin de permettre la réalisation, par l'appareil 6, de la valeur du courant de'déclenche- ment après que ce déclenchement se soit produit. L'appareil est mise en oeuvre par la manoeuvre de l'in terrupteur 81 dont les trois contacts 1, 2, et 3 sont S1 S1 S1 sentés sur la figure 3 Egalement, le sélecteur KM, qui présente quatre positions, permet, dans la position 1, de tester la batterie d'alimentation BAT en charge partielle, dans la position 2, d'effectuer un contrôle du courant de déclenchement sur un calibre 60 mA, dans la position 3, d'effectuer le contrôle d'un courant de déclenchement pour un calibre de 1200 mA et, dans la position 4, de mesurer la temporisation d'un disjoncteur différentiel temporisé après avoir branché un chronomètre électronique sur la partie CNl prévue à cet effet. L'oscillateur 1 est un oscillateur bouclé dont le gain de la chaîne est supérieur à l'unité pour la fréquence d'oscillation choisie. Cet oscillateur est alimenté par un ensemble d'alimentation comprenant la diode Zener D13, les condensateurs C16, C17 et les résistances R22, R23 et R24, cet ensemble permettant de donner une référence de tension à l"oscillateur. Cet oscillateur comprend deux amplificateurs opérationnels 7 et 8 dont le premier 7 constitue un étage amplificateur et séparateur qui ramène le signal de sortie à l'entrée de l'amplificateur opérationnel 8 pour produire l'oscillation à la fréquence déterminée par la fréquence de résonance du filtre passe-bande C14, C15 et R19. Dans ce circuit, le potentiometre Pîl assure le réglage de la fréquence alors que le potentiomètre P12 assure le réglage du taux de réaction pour éviter llécretage des ondes sinusoidales produites par l'oscillateur. A la sortie de l'oscillateur 1 est disposé un potentiomètre P13 qui permet l'ajustage de la tension à l'entrée de l'amplificateur de puissance 2. L'amplificateur de puissance 2 se compose d'un premier amplificateur opérationnel de puissance 9 dont le gain est cependant insuffisant pour produire à lui seul l'énergie de sortie nécessaire. A cet effet, après cet amplificateur 9, sont disposés de manière symétrique, deux à deux, des transistors T12, T13, T14, Tris, T16 et T17 qui réalisent une amplification complémentaire du signal, cette amplification étant symétrique pour les deux branches des alternances. Dans ce circuit, les condensateurs C23, branchés entre base et collecteur, sont destinés a empêcher les oscillations du circuit alors que le condensateur C22 constitue un condensateur de décuplage d'alimentation. Les résistances R32, R33, R34, R38, R39 et R40 constituent des résistances d'équilibrage pour les transistors qui sont, pour trois d'entre eux, des transistors PNP (T12, T13, T14) et pour les trois autres, des transistors NPN (Tl5, T16, T17). La sortie de cet amplificateur de puissance 2 comporte un condensateur de liaison qui le relie à un transformateur de sortie TRl qui adapte l'impédance électronique de l'appareil à l'impédance de sortie. Le signal alternatif de fréquences bien déterminées et de puissance suffisante est alors amené sur les bornes de sortie Bi, B2 afin de permettre le contrôle désiré. L'alimentation des bornes de sortie B1, B2 s'effectue par l'intermédiaire du circuit de sécurité 3 qui comprend un relais K51, branché en parallèle sur quatre diodes Zener D52, D53, D54, et D55 qui sont destinées à limiter la tension aux bornes du relais K50, quelle sur soit la tension de sortie apparaissant aux bornes Bl, et B2. Cependant, lorsque par suite d'un mauvais branchement les bornes Bl et B2 sont reliées a des bornes de phases différentes de l'appareil contrôlé, la tension qui apparalt sur ses bornes assure le déclenchement du relais K 51 qui produit alors, par l'ouverture de son contact l5l, la mise hors circuit de l'électronique de l'appareil afin d'éviter sa détérioration. Simultanément à cette mise hors tension, le voyant Vl est allumé, ce qui permet de mettre en évidence le mauvais branchement. L'ensemble-de mesures 4 est relié au circuit de sortie de l'appareil par l'intermédiaire du transformateur Tl 50 dont le secondeur est relié à un redresseur double alternance CR50. La sortie continue de ce redresseur est reliée par la résistance R60 à l'une des entrées d'un ampli opérationnel 10 qui est destiné à réaliser une adaptation de l'impédance entre le redresseur et les circuits d'asservissement et de mémoire des étages 5 et 6. Dans ces étages, les résistances R61 et R62 définissent les deux calibres que l'on peut sélectionner dans les positions 2 ou 3 du sélecteur KM La sortie de l'ensemble de mesures 4 est reliée à l'étage d'asservissement 5 qui comprend un amplificateur en boucle ouverte composé de l'amplificateur opérationnel à grand gain 11. L'une des entrées de cet amplificateur opérationnel 11 est alimentée par une tension continue réglable provenant de la batterie, cette tension étant tout d'abord régulée par la résistance R10, la diode Zener DlO et le condensateur ClO. Le réglage de cette tension est effectué par le potentiomètre PlO. Sur la deuxième borne de l'amplificateur opérationnel ll est amenée la tension de sortie de l'ensemble de mémoire 4, de manière que la tension de sortie de cet amplificateur opérationnel ll ou tension d'erreur soit amenée sur les portes des transistors à effet de champ T10 et Tllo Ces transistors constituent des impédances variables en fonction de la tension appliquée sur la porte, de manière à maintenir à l'entrée de l'amplificateur opérationnel de puissance 9 une tension alternative issue de l'oscillateur 1 dont la valeur est telle que le courant de sortie reste constant pour un réglage déterminé du potentiomètre PlO. La sortie de l'ensemble de mémoire 4 alimente également l'étage de mémoires 6 relié à l'appareil indicateur 61 Cet étage 6 se compose d'un premier amplificateur opérationnel 12 qui reçoit le signal d'entrée sur l'une de ses bornes par la résistance R66. Cet amplificateur opérationnel 12 à grand gain permet la charge rapide du condensateur C54 afin que l'on puisse retrouver rapidement l'image de cette valeur d'entrée sur l'autre borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel 12 pour établir la mémoire. Dans ce circuit, le potentiomètre P51 et les résistances R69, R70 sont destinés à équilibrer les courants résiduels de l'ensemble de la channe par suppression de dérives. Le second amplificateur opérationnel 13 de cet étage est également un amplificateur à gain élevé et assure la charge du condensateur C54. La charge de ce condensateur C54 est ramenée par la résistance R65 à l'autre entrée de l'amplificateur opérationnel 12 de façon que la charge de C54 se poursuive tant qu'il existe une différence entre les signaux amenés sur les deux entrées-de cet amplificateur opérationnel 12. La sortie de l'amplificateur opérationnel 13 alimente l'une des entrées de l'amplificateur opérationnel 14 dont la sortie est reliée à l'appareil indicateur 61 par ailleurs branché à la seconde entrée de cet amplificateur 14. Cet amplificateur 14 est destiné à réaliser une adaptation de l'impédance pour éviter la décharge rapide du condensateur C54 et permette la visualisation de la mesure un certain temps après que le courant qui se soit établi entre les bornes de sortie Bl et B2 est produit le déclenchement de l'appareil contrôlé. Cet appareil est alimenté à partir de la batterie BAT qui est associée à un dispositif de rechargement comprenant le transformateur TR2 et le dispositif de redressement double alternance CR51. Dans la position l du commuta-teur KM, la résistance R75 permet de tester la batterie BAT sous charge partielle, la vérifi cation due la charge de cette batterie étant effectuée par l'indicateur 61. Dans ce circuit, les résistances R76 et R77 permettent d'adapter la tension au calibre de l'appareil. Cet appareil comporte également un transistor unijonction T50 dont la base est polarisée par la résistance R50, le potentiomètre P50 et le condensateur C50. La constante de temps de ce circuit détermine la vitesse de chargement du condensateur C50 et lorsque la charge de ce condensateur atteint la tension de commande de T50, le transistor unijonction produit une impulsion sur le thyristor TH50 pour produire le basculement du relais K50 dont les contacts 1 et 2 sont K50 K50 branchés à l'entrée du circuit de sécurité 3 et à l'entrée de l'étage mémoire 6. Le circuit comprenant le transistor unijonction T50 et le relais K50 constitue donc un circuit de temporisation de l'alimentation des bornes de sortie Bl, B2 lors de la mise en route de l'appareil afin d'éviter la mise sous tension de ces bornes de sortie tant que l'ensemble électronique n'est pas équilibré. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit. et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Appareil pour le contrôle d'un dispositif de protection différentiel destiné à être branché sur un réseau d'alimentation en énergie électrique, appareil caractérisé en ce qu'il comprend un générateur produisant une tension de faihle valeur dont la nature correspondant sensiblement à celle du réseau d'alimentation en énergie électrique, un moyen pour faire varier la valeur de cette tension, un moyen pour visualiser la valeur du courant débité par l'appareil lors de sa mise en oeuvre aux bornes du dispositif à contrôler 20) Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen pour visualiser la valeur du courant débité est alimenté par un dispositif de mise en mémoire a accumulation comportant un condensateur. 30) Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur est constitué par un oscillateur produisant une tension sinusodale dont la fréquence est légèrement différente de celle du réseau d'alimentation 40) Appareil conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que l'oscillateur produit une tension sinusoldale légèrement différente par valeur supérieure de celle du réseau d'alimentation. 50) Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen pour faire varier la valeur du courant est constitué par un potentiomètre appliquant une tension de référence réglable à un circuit d'asservissement. 60) Appareil conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit d'asservissement comporte un amplificateur opérationnel qui reçoit, sur l'une de ses bornes, la tension de référence réglable et sur son autre borne, une tension fonction de la valeur du courant débité par l'appareil, la tension d'erreur de sortie de cet amplificateur étant appliquée à la gâchette d'au moins un transistor à effet de champ constituant un élément d'un pont diviseur branché à la sortie de l'oscillateur. 70) Appareil conforme a la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en parallèle sur ses deux bornes de sortie, un relais et un voyant, ce relais étant-pourvu d'un contact inséré dans le circuit de sortie. 80) Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur est relié aux bornes de sortie par l'intermédiaire d'un amplificateur comprenant plusieurs transistors bran chés en symétrique. 90) Appareil conforme å la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de.mise en mémoire pour la visualisation de la mesure est alimenté par un ensemble. de mesures produisant une tension fonction du courant débité par l'appareil, cet ensemble de mesures comprenant un transformateur branché dans le circuit de sortie de l'appareil, un redresseur double alternance et un filtre. 100) Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une prise de raccordement à un chronomètre électronique relié à l'ensemble de mesures pour la vérification de la temporisation d'un dispositif de protection différentiel temporisé.