Brevet FR2405611A1 — publié le 19790504

Llinvention, due à la collaboration de Monsieur Roger GUERINET, est relative à un dispositif électrificateur d'une barrière défensive ayant une ligne conductrice en boucle sous tension parcourue par un courant électrique, comprenant un premier transformateur limiteur de courant ayant un enroulement primaire disposé sur un circuit magnétique à deux branches en l'occurrence une première branche à faible réluctance portant un enroulement secondaire et une deuxième branche à réluctance réglée, les extrémités de ladite ligne étant reliées aux bornes dudit enroulement secondaire pour assurer la circulation d'un courant de garde dans ladite ligne. Les systèmes connus d'électrification de barrières défensives du genre mentionné ne présentent pas toutes les caractéristiques requises - de dissuasion efficace vis-à-vis des intrus, - de garantie cependant de non danger mortel, pour un individu qui entre en contact avec la barrière, ce qui suppose un contr8le rigoureux des niveaux de tension et de courant, de la durée de l'impulsion d'électrification et de la durée de repos entre impulsions, de surveillance store de l'état de la ligne électririée, qui doit signaler sans ambiguité une perte notable d'isolement par rapport à la terre ou une coupure de la ligne, défauts éventuellement causés par un intrus, les fausses alarmes devant Outre aussi rares que possible pour sauvegarder la crédibilité du système. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un dispositif électrifiée cateur qui satisfait à ces impératifs. Le dispositif électrificateur selon la présente invention est caractérisé par le fait qu'il comporte un deuxième transformateur limiteur de courant ayant un enroulement primaire disposé sur un circuit magnétique à deux branches, en l'occurrence une première branche à faible réluctance portant un enroulement secondaire et une deuxième branche à réluctance réglée et que l'une des bornes de l'enroulement secondaire dudit deuxième transformateur est reliée à la terre et l'autre à ladite ligne pour fournir la tension d'électrification de la ligne par rapport à la terre. L'un des transformateurs fournit la tension d'électrification de la barrière par rapport à la terre et l'autre assure la circulation d'un courant de garde dans la ligne électrifiée en vue de détecter une coupure éventuelle de cette ligne.Cette dissociation des fonctions permet une meilleure mattrise des caractéristiques de la barrière et une surveillance plus fiable. Les transfor-ateurs utilisés sont convenablement tenus mécaniquement et éventuellement surmoulés par un compound, qui assure une protection panique et électrique, et ils garantissent une limitation de courant pratiquement inviolable, contrairement à d'autres dispositifs uliteurs externes dont on peut toujours craindre une détériorttion susceptible dentratner un accroissement dangereux du courant débité, capable par exemple de rendre mortelle une barrière réputée non dangereuse.Chacune des deux branches du circuit magnétique peut porter par ailleurs un enroulement auxiliaire : le premier, situé sur la branche à réluctance faible, délivre une tension sensiblement proportionnelle à la tension de l'enroulement seecadaire, l'autre, situé sur la branche à réluctance réglée, diLtvre une tension sensiblement proportionnelle au courant débit par lten- roulement secondaire. Un développement de l'invention consiste en 1'interposi- tion entre les enroulements secondaires des transforaters et leur circuit de débit, de dispositifs redresseurs de courant. On atténue ainsi considérablement l'importance des phénomènes liés à la présence simultanée, dans les circuits, de self-inductances et de capacités, en particulier les capacités des lignes electrifiées par rapport à la terre qui peuvent varier dans de larves limites, qui entratnent en courant alternatif des sous- ou surtensions par rapport aux valeurs normales, les surtensions pouvant atteindre des valeurs dangereuses tant pour l'intrus éventuel que pour le matériel lui-même, et des circulations de courants qui perturbent les mesures de l'isolement de la ligne électrifiée par rapport à la terre. Selon un autre développement de l'invention, un disposi- tif onduleur, à transistors ou thyristors, alimente les enroulements primaires des transformateurs précédents à partir d'une source à courant continu constituée soit par le secteur à courant alternatif habituel, après redressement et filtrage, s *t par une batterie d'accumulateurs, utile par exemple en secours de secteur, les deux alimentations pouvant être simultanément présentes Toute défaillance de l'alimentation est de ce fait exclue et la fiabili- té de la barrière est accrue. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dSSpQ- sitif électrificateur comporte un compteur ordinal, en anneau, commandé par une horloge, le nombre de positions du compteur étant suffisant pour délivrer tous les ordres nécessaires au fonctionnement séquentiel, en particulier - ceux nécessaires au fonctionnement alterné des transistors ou thyristors de l'onduleur pendant la durée d'électrification, - celui d'autorisation des mesures de courant et de tension dans et sur la ligne électrifiée, vers la fin de l'impulsion d'électrifiction, après que les régimes transitoires accompagnant l1impul- sion d'électrification se soient très atténués, - ceux éventuellement nécessaires au séquencement de la transmission en mode série, à distance, des renseignements divers intéressant le fonctionnement de ltélectrificateur et l'état de la ligne électrifiée, - éventuellement, et cette disposition constitue une autre caractéristique de la présente invention, ceux d'autorisation, en dehors de la période dtimpulsion, de fonctionnement d'un dispositif d'électrification mortel qui devient alors particulièrement simple par rapport aux dispositifs connus de ce type où l'on utilise l'un ou l'autre des deux systèmes d'électrification, l'un non mortel, l'autre mortel, chacun ayant ses propres dispositifs de contre d'isolement et de continuité de ligne électrifiée. Le dispositif électrificateur peut comporter de plus une seconde horloge commandant un second compteur, remis à zéro par la montée de l'impulsion d'électrification, la comparaison des po sitions des deux compteurs ' dtune part, de la présence ou non de l'impulsion par rapport à la position du second compteur d'autre part, permettant de assurer du bon fonctionnement de l'électrificateur en durées. I1 résulte de l'utilisation de compteurs la possibilité d'intervenir à distance avant la fin du comptage, pour remise à zéro, en vue d'assurer la synchronisation des impulsions délivrées par plusieurs électrificateurs. -4,a description suivante et les figures annexées donnent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de mise en oeuvre de ltin- vention la figure 1 est un schéma électrique des circuits principaux d'un dispositif électrificateur suivant l'invention; la figure 2 est une vue schématique d'un transformateur selon la figure 1; la figure 3 est un schéma de principe de ltorganisation des circuits de commande et de contrôle du'dispositif selon la figure 1. Sur la figure 1, une source d'alimentation de courant continu fourni par le secteur après redressement et filtrage ou par une batterie d'accumulateurs (non représentés) alimente un onduleur désigné par le repère général 12 à deux transistors 14, 16, dont les émetteurs sont reliés au pale négatif de la source 10 et les collecteurs respectivement à l'une et à l'autre des bornes d'un enroulement primaire 18 d'un transformateur 20. Le point milieu 22 de l'enroulement primaire 18 est relié à autre pale de la source 10, et il est facile de voir que la conduction alternée des transistors 14, 16 engendre une alimentation alternative du transformateur 20. En se référant plus particulièrement à la figure 2, qui représente le transformateur 20, on voit que ltenroulement primaire 18 est disposé sur un circuit magnétique à deux branches 24, 26, la branche 24 à faible réluctance portant un enroulement secondaire 28 d'alimentation et un enroulement auxiliaire de mesure 30. La branche 26 présente un entrefer 32 et une réluctance supérieure à celle de la branche 24, cette réluctance étant réglée par l'épaisseur de cales amagnétiques placées dans l'entrefer 32. La branche 26 porte un enroulement de mesure 34 et constitue un shunt magnétique qui limite le courant que peut débiter l'enroulement secondaire 28 d'une manière bien connue en soi.L'enroulement auxiliaire de mesure 30.délivre une tension sensiblement proportionnelle à celle délivrée par l'enroulement secondaire 28 et l'enrou- lement de mesure 34 délivre une tension sensiblement proportionnelle au courant débité par l'enroulement secondaire 28. Dans ltexemple de mise en oeuvre illustré par la figure 1, il n'est pas fait usage dans le transformateur 20 de l'enroulement de mesure 34, qui ntest d'ailleurs pas représenté sur la figure et peut entre omis. L'onduleur 12 alimente en parallèle du transformateur 20 un deuxième transformateur 36 de structure identique à celle décrite ci-dessus et sur la figure les éléments correspondants sont désignés par les mimes repères affectés d'un indice. Le deuxième transformateur 36 ne comporte pas d'enroulement auxiliaire de mesure 30', mais un enroulement de mesure 34' disposé sur la branche 26 à réluctance réglée.L'enroulement secondaire 28' du deuxième transformateur 36 alimente par l'intermédiaire d'un pont redresseur 38 une barrière défensive 40 (représentée en tiret), constituée par des conducteurs connectés en série pour former une ligne en boucle, dont les extrémités sont reliées aux bornes de sortie 42, 44 du pont redresseur 38. Le deuxième transformateur 36 assure le passage dtun courant de garde dans les conducteurs de la barrière défensive dont ltintensité est limitée par le shunt magnétique formé par la branche 26 du circuit magnétique. L'enroulement secondaire 28 du transformateur 20 applique par l'intermédiaire dtun pont redresseur 46 une tension d'électrification entre la terre T et la barrière 40, l'une 48 des bornes du pont redresseur 46 étant reliée à la terre et l'autre 50 au conducteur de la barrière 40. Deux éclateurs 52, 54 connectés en série entre la barrière 40 et la terre T et chacun shunté par une résistance 56, 58, assurent la protection du dispositif électrificateur contre les surtensions. Au transformateur 20 d'application d'une tension entre la terre et la barrière 40 est associé un transformateur de courant 60 connecté dans le circuit de sortie de l'enroulement secondaire 28 pour mesurer le courant débité par le transformateur 20. Aux bornes 42, 44 du pont redresseur 38 est branché en parallèle de la ligne 40 un circuit de shuntage 62 ayant une diode Zener 64 et une diode 66 en série, la diode Zener 64 ayant une tension de coude notablement supérieure au produit du courant maximum susceptible de passer dans la ligne 40 en boucle et de la résistance ohmique de cette boucle de sorte que la tension ne peut entre atteinte que stil y a coupure de la boucle. Le dimensionnement du deuxième transformateur 36 est tel que la tension délivrée par l'enroulement auxiliaire de mesure 34' ne s'annule que lors qutil y a véritablement coupure de la boucle et ce quelle que soit la valeur dtun défaut éventuel d'isolement. L'enroulement auxiliaire de mesure 30 du transformateur 20, qui délivre une tension U proportionnelle à la tension "barrière-terre" et le transformateur d'intensité 60, qui délivre une tension proportionnelle au courant débité par le transformateur 20 fournissent les deux paramètres, qui permettent, une fois pratiquement disparu le régime transitoire qui accompagne l'impulsion, de mesurer, par des moyens connus, l'isolement de la barrière électrifiée 40 par rapport à la terre. Le dispositif électrificateur selon l'invention est piloté par un compteur ordinal en anneau 68 schématiquement représenté à la figure 3 Une horloge primaire 70, suivie d'un diviseur 72 par 10 fournit les impulsions d'avance du compteur ordinal en anneau 68 à deux étages 74, 76 dont le premier étage 74 délivre les unités 0 à 9 et le second 76 les dizaines 0 à 9. On dispose ainsi en sortie, pour une durée de cycle d'une seconde, de cent wpasff de chacun dix millisecondes, utilisables, par des moyens connus, pour ordonner le fonctionnement séquentiel, en particulier : pour 0 dizaine et les unités impaires, conduction du transistor 14 de la figure 1, pour 0 dizaine et les unités paires, conduction du transistor 16 de la figure 1, entratnant une impulsion d'électrification de 90 millisecondes. Les pas suivants du compteur 68 commandent la télétransmission des signaux de tension et de courant représentatifs du fonctionnement du dispositif électrificateur et de ltétat de la ligne 40. Ces signaux sont délivrés par les enroulements 30, 34', et par le transformateur de courant 60 et sont temporairement stockés.D'autres pas peuvent titre utilisés pour la commande d'une électrification mortelle intervenant en dehors des périodes d'impulsions. Le dispositif d'électrification mortel peut entre à transformateur limiteur du type décrit ci-dessus, délivrant des impulsions mortelles et il est inutile de le décrire en détail. I1 est à noter que le dispositif d'électrification mortel n'a pas besoin de circuits de mesure qui lui soient propres, l'état de la barrière 40 étant con tramé pendant les périodes d'impulsion, pilotées par les pas 1 à 9 du compteur 68. Un deuxième compteur en anneau 68tw analogue au compteur 68, comporte une horloge 70' suivie d'un diviseur 72' par 8, qui fournit les impulsions d'avance du compteur 68' à deux étages 74', 76'. La remise à zéro du diviseur 72' et du compteur 68' est commandée par une porte "ou" 78 recevant les signaux I et U délivrés respectivement par le transformateur de courant 60 et ltenroule- ment auxiliaire de mesure 30, représentatifs de l'apparition de l'impulsion d'électrification déclenchée par le premier pas du compteur 68. De cette façon les compteurs 68 et 68' partent toujours de l'étant zéro pratiquement en mEme temps, mais la vitesse de comptage du compteur 68' est inférieure de 20 % de celle du compteur 68 de sorte que le compteur 68' n'arrive pas en fin de comptage la remise à zéro intervenant vers le pas 80. On dispose ainsi pour tout phénomène lié à la séquence de fonctionnement d'un moyen de contrôle, bien connu des spécialistes et quTil est inutile de décrire, permettant de vérifier que ce phénomène se situe bien dans la partie du cycle prévu. On peut ainsi contrôler l'impulsion dtélectrification non mortelle quant à sa durée et sa fréquence et détecter un défaut d'efficacité ou une efficacité trop grande. De la mEme façon on peut contraler tout autre phénomène lié à la séquence de fonctionnement en particulier les signaux de télétransmission. L'invention ntest bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté aux figures annexées, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Dispositif électrificateur d'une barrière défensive ayant une ligne conductrice en boucle sous tension parcourue par un courant électrique, comprenant un premier transformateur limiteur de courant ayant un enroulement primaire disposé sur un circuit magnétique à deux branches, en l'occurrence une première branche à faible réluctance portant un enroulement secondaire et une deuxième branche à réluctance réglée, les extrémités de ladite ligne étant réliées aux bornes dudit enroulement secondaire pour assurer la circulation d'un courant de garde dans ladite ligne, caractérisé par le fait qutil comporte un deuxième transformateur limiteur de courant ayant un enroulement primaire disposé sur un circuit magnétique à deux branches, en ltoccurrence une première branche à faible réluctance portant un enroulement secondaire et une deuxième branche à réluctance réglée, et que ltune des bornes de l'enroulement secondaire dudit deuxième transformateur est reliée à la terre, et ltautre à ladite ligne pour fournir la tension d'électrification de la ligne par rapport à la terre. 2. Dispositif électrificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que sur ladite première branche à faible réluctance du circuit magnétique dudit premier et/ou dudit deuxième transformateur limiteur est disposé un enroulement auxiliaire de mesure délivrant un signal de tension sensiblement proportionnelle à la tension dudit enroulement secondaire. 3. Dispositif électrificateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que sur ladite deuxième branche du circuit magnétique à réluctance réglée dudit premier et/ou dudit deuxième transformateur limiteur est disposé un enroulement de mesure délivrant un signal de tension sensiblement proportionnelle au courant débité par ledit enroulement secondaire. 4. Dispositif électrificateur selon la revendication 1, 2 ou 3J caractérisé par un dispositif redresseur de courant interposé entre ledit enroulement secondaire et ladite ligne pour alimenter cette dernière en courant continu. 5. Dispositif électrificateur selon 1 lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un onduleur d'alimentation desdits transformateurs à partir d'une source de courant continu. 6. Dispositif électrificateur selon la revendication 5, caractérisé par un compteur ordinal en anneau commandé par une horloge pour délivrer les ordres nécessaires au fonctionnement alterné des transistors ou thyristors dudit onduleur pendant une durée dtimpulsion d'électrification de la barrière. 7. Dispositif électrificateur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit compteur comporte un nombre de positions suffisantes pour délivrer de plus des ordres d'autorisation de mesures de courant et de tension dans et sur la ligne vers la fin de l'impulsion d'électrification. 8. Dispositif électrificateur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que ledit compteur comporte un nombre de positions suffisantes pour délivrer de plus les ordres nécessaires au séquencement de la transmission à distance de données relatives au fonctionnement du dispositif électrificateur et de la ligne, notamment les mesures de courant et de tension dans et sur la ligne. 9. Dispositif électrificateur selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisé par le fait que ledit compteur comporte un nombre de positions suffisantes pour délivrer de plus des ordres d'autorisation, en dehors de la période d'électrification par impulsion, de fonctionnement d'un dispositif d'électrification mortel. 10. Dispositif électrificateur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par un deuxième compteur commandé par une deuxième horloge et remis à zéro par la montée de l'im- pulsion d'électrification de la ligne, la comparaison des positions des deux compteurs d'une part, de la présence ou non de l'impulsion par rapport à la position du deuxième compteur d'autre part, permettant de assurer du bon fonctionnement du dispositif électrificateur en durées.