Brevet FR2437628A1 — publié le 19800425

La présente invention concerne un appareil portatif permettant de détecter des défauts dtisolation électrique j d'un revêtement isolant, alimenté sous basse tension, et comprenant un oscillateur qui attaque le primaire d'un trains formateur haute-tension, dont le secondaire est relié à une électrode haute tension destinée à hêtre mise en contact avec un revêtement isolant à tester, et un détecteur à seuil monté dans le circuit secondaire du transformateur haute tension pour déclencher une alarme lors de l'apparition d'un court-circuit dans ledit circuit secondaire dA à un claquage du revêtement isolant. I1 est souvent nécessaire de pouvoir contrôler, après fabrication ou après une certaine période d'utilisation, la rigidité diélectrique dtun revêtement isolant recouvrant un élément métallique. La présente invention est notamment, mai non exclusivement, applicable au contrôle de la rigidité diélectrique du revêtement isolant des tubes métalliques du typ utilisé pour les conduites ou canalisations de transport de gaz ou autres produits inflammables ou explosifs. Dans ce cas ou dans d'autres applications, le revêtement isolant doit être capable de résister à des tensions allant de quelques kilovolts à quelques dizaines de kilovolts. Dans les appareils de contrôle connus, destinés à cox trôner la rigidité diélectrique du revêtement isolant des tubc métalliques, l'oscillateur est habituellement constitué par un vibreur électromagnétique. Le vibreur délivre des impulsions à basse fréquence (environ 50 Hz) dans le primaire d'une bobine haute tension, du genre bobine d'allumage pour véhicule automobile, servant de transformateur haute-tension. Le détecteur à seuil est constitué par un relais d'intensité à haute sensibilité. Or, les relais d'intensité à haute sensibilité (quelques micro-ampères à quelques dizaines de micro-amperes) sont des éléments relativement croûteux. En outre, les relais d'intensité "collent" et, par conséquent, déclenchent l'alarme seulement si le courant engendré par le défaut d'isolation se maintient pendant un certain temps. Le appareils de contrôle connus ne permettent donc pas de détect les petits défauts d'isolation donnant lieu à de brèves impul sions de courant. En outre, les vibreurs électromagnétique consomment une quantité importante de courant. Pour que l'appareil de contrôle ait une autonomie de fonctionnement suffisante, il est donc nécessaire de prévoir une batterie de forte capacité.Mais les batteries de forte capacité sont relativement volumineuses et lourdes et sont par conséquent d'un emploi incomode pour un appareil portatif, de sorte qu'il est nécessaire de réaliser un compromis entre le poids de l'appareil et son autonomie.de fonctionnement0 En outre, les appareils portatifs connus de contrôle, avec vibreur électromagnétique, délivrent une haute tension à vide ayant une valeur maximale d'environ 25 kV. Or, lorsque le tube métallique dont on veut tester le revêtement a un grand diamètre et/ou une grande longueur, il présente une capacité relativement importante (plusieurs centaines de picofarads), qui a pour effet de faire chuter de manière importante la haute-tension lorsque l'électrode haute-tension est mise en contact avec le revêtement isolant du tube métallique, môme en l'absence de défaut d'isolation.En conséquence, le contrôle de la rigidité diélectrique du revêtement isolant est effectué en réalité sous une tension réduite par rapport à la haute-tension délivrée à vide par l'appareil, de sorte que les essais ne sont pas probants. Pour élever la haute-tension de sortie, on pourrait envisager de monter un multiplicateur de tension dans le circuit secondaire de la bobine haute-tension, mais les multiplicateurs de tension ont un très mauvais rendement aux basses fréquences et notamment à la fréquence de 50 Hz délivrée par le vibreur. A la place de l'appareil portatif connu de contrôle décrit plus haut, on pourrait aussi envisager d'utiliser, pour obtenir la haute-tension, un convertisseur ou un générateur de haute-tension du type utilisé dans les récepteurs de télévision. Toutefois, les générateurs de haute-tension utilisés en télévision ou les petits convertisseurs disponibles dans le commerce sont incapables de résister aux fortes impulsions qui peuvent apparaître en retour dans le primaire du transformateur haute-tension en cas de court-circuit dû à un claquage dans le circuit secondaire haute-tension. La présente invention a donc essentiellement pour but de fournir un appareil portatif de contrôle du type susindiqué, qui est capable de délivrer une haute-tension plus élevée que les appareils portatifs de contrôle antérieurement connus avec vibreur électromagnétique, qui est plus sensible que ces derniers et qui a un encombrement et un poids plus faibles et/ou une plus grande autonomie de fonctionnement. A cet effet, l'appareil portatif de contrôle selon la présente invention est caractérisé en ce que l'oscillateur est constitué par un multivibrateur électronique as table connu en soi, dont l'élément semiconducteur de sortie a une première électrode reliée à une première borne du primaire du transformateur haute tension par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance et une seconde électrode reliée à une seconde borne du primaire du transformateur haute tension par l'intermédiaire d'un filtre propre à empocher un retour d'impulsions vers le multivibrateur en cas de court-circuit dans le circuit secondaire, en ce que le secondaire du transformateur haute-tension est relié à l'électrode haute-tension par l'intermédiaire d'un multiplicateur de tension connu en 50, et en ce que le détecteur à seuil est monté entre le point de référence zéro du multiplicateur et la masse Suivant une réalisation préférée de la présente invention, le détecteur à seuil est constitué par un -transistor qui est polarisé à la limite inférieure de coupure et qui attaque un transistor amplificateur de puissance, lequel comman de à son tour un dispositif commutateur intercalé dans le circuit d'alimentation de l'alarme. On donnera maintenant une description d'une forme préférée d'exécution de la présente invention, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un schéma illustrant le principe de contrôle de la rigidité diélectrique du revêtement isolant d'un tube métallique0 La figure 2 est un schéma synoptique de l'appareil portatif de contrôle selon la présente invention. La figure 3 est un schéma montrant une réalisation pratique de l'appareil portatif de contrôle de la figure 2. Comme montré sur la figure 1, pour le contrôle de la rigidité diélectrique du revêtement isolant 1 d'un tube métallique 2, un collier métallique 3 est placé autour du tube 2 en contact avec le revêtement isolant 1. La haute tension délivrée par l'appareil portatif de contrôle 4 est appliquée au collier 3 et, par suite, au revêtement isolant 1 par l'intermédiaire d'un conducteur souple isolé 5 et d'une électrode haute tension 6 que l'opérateur met en contact avec le collier 3. D'autre part, l'appareil portatif de contrôle 4 est mis à la terre par exemple au moyen d'une channe métallique 7 qu'on laisse tratner sur le sol, et l'une des extrémités du tube métallique 2 est aussi mise à la terre au moyen d'un conducteur 8.Si le tube 2 n'a pas une trop grande longueur, l'appareil portatif de contrôle 4 peut être relié directement à l'une des extrémités du tube 2 par un conducteur 9 comme cela est représenté en trait mixte sur la figure 1. En déplaçant le collier 3 de place en place le long du tube 2, il est ainsi possible de contrôler commodément la rigidité diélectrique du revêtement isolant 1 sur toute la longueur du tube 2. Comme montré sur la figure 2, l'appareil portatif de contrôle 4 comprend essentiellement un oscillateur 10 dont la tension de sortie est tout d'abord élevée par un transformateur haute tension 11, puis à nouveau élevée et redressée par un multiplicateur de tension 12 dont la sortie est reliée par le conducteur souple 5 à électrode haute-tension 6. Un détecteur à seuil 13 monté entre le multiplicateur de tension 12 et la masse permet de déclencher une alarme 14 lors de l'apparition d'un court-circuit dans le circuit haute-tension, c'est-à-dire lorsqu'il se produit un claquage dans le revête- ment isolant 1 par suite d'un défaut dans ce revêtement au niveau du collier 3. L'appareil portatif de contrôle 4 est alimenté sous basse tension continue au moyen d'une batterie incorporée de 6 à 12 Volts, non montrée sflr la figure 2. Un chargeur de batterie 15, éventuellement incorporé à l'appareil portatif de contrôle 4 ou pouvant être raccordé à celui-ci au moyen d'une prise prévue à cet effet, permet de recharger la batterie en cas de besoin. Comme montré sur la figure 3, I'oscillateur 10 est constitué par un multivibrateur astable classique à deux transi tors T1 et T2. Le collecteur du transistor de sortie T2 est relié à la borne 16 du primaire du transformateur haute tension 11 par l'intermédiaire d'un amplificateurdepuissancei comprenant deux transistors T3 et T4 qui sont connectés suivant un montage en cascade et dont les bases sont protégées par des diodes contre les impulsionsen retour.L'amplifica- teur de puissance 17 permet d'amplifier le courant pulsé délivré par le multivibrateur as table à une valeur suffisante pour exciter le transformateur haute tension 11.L'émetteur du transistor de sortie T2 du multivibrateur as table est relié à la borne 18 du primaire du transformateur haute tension 11arlIntennjia=e d'un filtre 19 et d'une diode à commutation rapide 20. Le filtre 19 est constitué par une cellule en ffi formée d'une self de choc 21 et de deux condensateurs 22. Le filtre 19 a pour but de protéger les transistors T1 et T2 du multivibrateur as table contre la forte impulsion qui peut apparaître en retou dans le primaire du transformateur haute tension 11 s'il se produit un court-circuit dans le circuit secondaire haute tension dû à un claquage dans le revêtement isolant 1 du tube métallique 2.La diode à commutation rapide 20 a pour effet d'améliorer la surtension aux bornes du primaire du transformateur haute tension 11 pour la production des impulsions hautetenson dans le secondaire de ce transformateur. La diode à commutation rapide 20 participe aussi à la protection des transistors T1 et T2 du multivibrateur contre les impulsions en retour. Comme cela est aussi montré sur la figure 3, le multiplicateur de tension 12 peut entre par exemple constitué par un tripleur de tension classique. Deux potentiometres Jumelés 23 permettent de régler la fréquence des impulsions délivrées par le multivibrateur astable 10 et, par suite, de régler la valeur de la haute tension délivrée par le multiplicateur de tension 12.En choisissant de manière appropriée les valeurs des résistances et des condensateurs du multivibrateur astable 10 de telle façon que la fréquence soit réglable entre environ 10 kHz et environ 18 kHz, il est possible d'obtenir une haute tension de sortie réglable entre environ 2,5 kV et environ 50 kV pour une tension continue d'alimentation de 6 V. Comme montré sur la figure 3, le détecteur à seuil 13 est monté entre le point de référence zéro 24 du multiplicateur de tension 12 et la masse. Le détecteur à seuil 13 comporte un transistor PNP T dont la base est reliée par 5 une résistance de limitation de courant 25 d'une part au point de référence zéro 24 et d'autre part à la borne positive de la source d'alimentation basse tension continue par l'intermédiaire d'une résistance de polarisation 26 et d'un condensateur d'intégration 27 connectés en parallele. L1 émetteur du transistor T5 est relié par une résistance de polarisation 28 à la borne positive de la source d'alimentation, et son collecteur est relié par une résistance de charge 29 à la masse.Les valeurs des résistances 26,28 et 29sont choisies de telle façon que le transistor T5 soit polarisé à la limite inférieure de coupure (cut-off) en fonctionnement normal, c'est-à-dire en l'absence de claquage dans le revêtement isolant 1 du tube métallique 2. Dans ces conditions, le transistor T ne conduit pas. 5 Le collecteur du transistor T5 est aussi connecté, par l'intermémiaire d'une résistance de limitation de courant 30, à la base d'un transistor NPN de puissance T6 dont l'émetteur est relié à la masse et le collecteur est relié à la borne positive de la source d'alimentation à travers la bobine d'excitation 31 d'un relais 32. Le relais 32 peut hêtre par exemple constitué par un relais "Reed" (relais miniature à lames sous mpoule de verre). L'alarme 14 qui peut être par exemple constituée par un témoin lumineux et/ou par un avertisseur sonore, est reliée d'une part à la borne positive de la source d'alimentation et d'autre part à la masse par l'intermédiaire du contact 33 du relais 32. En l'absence de défaut dans le revêtement isolant 1 du tube métallique 2, le transistor T ne conduit pas, 5 le transistor T6 est bloqué, la bobine 31 n'est pas excitée, le contact 33 est ouvert et l'alarme 14 ne fonctionne pas. Par contre, si le revêtement isolant 1 présente un défaut et si ce défaut provoque un claquage dans le revêtement isolant 1 lorsqu'on lui applique la haute-tension au moyen de l'électrode haute tension 6, le potentiel du point 24 chute brutalement dès l'apparition du claquage, ce qui a pour effet de rendre conducteur le transistor I T5. La chute de tension qui apparat alors aux bornes de la résistance 29 aébloque le transistor T6. La bobine 31 du relais 32 est alors excitée, provoquant ainsi la fermeture du contact 33 et, par suite, l'entrée en action de l'alarme 14. Le détecteur 13 qui a été décrit ci-dessuseste.xtrêmement sensible et déclenche l'alarme s l'apparition d'un claquage dans le revô- tement isolant 1. Il est plus sensible et beaucoup moins motteux (environ 20 fois moins) que les relais à haute sensibilité utilisés dans les appareils de contrôle antérieurement connus avec vibreurs électromagnétiques. Un condensateur 34 est branché entre la base et le collecteur du transistor T5. Le condensateur 34 permet de déclencher momentanémentl'alarme 14 lors de la mise sous tension de l'appareil de contrôle, et de ce fait, de vérifier le bon état de fonctionnement de I'appareil.En effet, lors de la mise sous tension, il se produit un appel de courant dans la résistance 26, dli à la charge des condensateurs du multiplicateur de tension 12.Cet appel de courant provoque la charge du condensateur 34 à travers les résistances 25 et 29 et, lorsque le condensateur 34 est chargé à une valeur suffisante pour provoquer le ddblocage du transistor T , celui-ci conduit mo- mentanément, c'est-à-dire le temps que le condensateur 34 se décharge à travers le transistor T5 et la résistance 29. Ceci a pour effet de débloquer momentanément le transistor T6 et, par suite, de déclencher momentanément l'alarme 14. Si l'alarme ne se déclenche pas, cela indique qu'il y a un défaut dans le multivibrateur 10 ou que la batterie d'alimentation est à plat. Au contraire, si l'alarme fonctionne en continue, cela indique qu'il y a un défaut dans le. multiplicateur de tension 12 ou dans le détecteur à seuil 13. L'appareil de contrôle qui a été décrit ci-dessus a une consommation d'environ 0,8 A sous une tension continue d'alimentation de 6 V. En utilisant par exemple une batterie ayant une capacité de 10 A/h comme source d'alimentation, l'appareil de contrôle aura donc une autonomie d'environ 12 c'est-à-dire une autonomie environ 5 fois plus grande qu'un appareil de contrôle connu, avec vibreur électromagnétique, alimenté par la méme batterie. Inversement, à autonomies égales de fonctionnement, l'appareil de contrôle selon la pré sente invention pourra utiliser une batterie de plus faible capacité et, par conséquent, de plus faibles dimensions et de plus faible poids que celle utilisée pour l'appareil de con trôle connu avec vibreur électromagnétique.La possibilité qui est ainsi offerte d'utiliser une batterie de plus faible poids et de plus faibles dimensions est particulièrement avantageuse dans la mesure où il s'agit d'un appareil portatif de contrôle0 Bien que, dans ce qui précède, l'appareil de contrôle selon la présente invention ait été décrit dans son application au contrôle de la rigidité diélectrique d'un revêtement isolant placé-sur un tube métallique du genre de ceux utilisés pour les conduites de gaz, il va de soi que l'appareil de contrôle selon la présente invention peut hêtre utilisé dans tous les cas où il est nécessaire de contrôler la tenue à la haute tension du revêtement isolant d'un produit. D'une manière générale, l'appareil de contrôle selon la présente invention peut hêtre utilisé pour détecter les défauts des revêtements isolants tels que peintures, vernis, "Carboplastes11, revêtements bitumineux, etc... Il est du reste bien entendu que la forme d'exécution de la présente invention qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent hêtre apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que, pour obtenir une haute tension plus élevée, on peut utiliser, non pas un tripleur, mais un multiplicateur ayant un plus grand nombre d'étages En outre, à la place du relais 32, on pourrait utiliser tout autre dispositif commutateur tel que par exemple un transistor de commutation commandé par le transistor T6. Si le courant consommé par l'alarme 14 est relativement faible, on peut môme supprimer le relais 32 et commander directement le fonctionnement de l'alarme 14 au moyen du transistor de puissance T6. REVENDICATIONS 10 Appareil portatif de contrôle permettant de détecter des défauts d'isolation électrique d'un revêtement isolant, alimenté sous basse tension et comprenant un oscillateur qui attaque le -primaire d'un transformateur haute tension, dont le 1 secondaire est relié à une électrode haute tension de tinée à être mise en contact avec un revêtement isolant à testèr et un détecteur à seuil monté dans le circuit secondaire du transformateur haute tension pour déclencher une alarme lors de l'apparition d'un court-circuit dans ledit circuit secondaire dû à un claquage du revêtement isolant, caractérisé en ce que l'oscillateur est constitué par un multivibrateur électronique astable connu en soi, dont ltélément semi-conducteur de sortie a une première électrode reliée à une première borne du primaire du transformateur haute tension par l'intermédiaire d'un amplifi cateur de puissance et une seconde électrode reliée à une se conde borne du primaire du transformateur haute tension par l'in termédiaire d'un filtre propre à empêcher un retour d'impulsion vers le multivibrateur en cas de court-circuit dans le circuit secondaire, en ce que le secondaire du transformateur haute tension est relié à l'électrode haute tension par l'intermédiair d'un multiplicateur de tension connu en soi, et en ce que le détecteur à seuil est monté entre le point de référence zéro du multiplicateur et la masse. 20 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre est constitué par une cellule en 5t formée d'une self de choc et de deux-condensateurs. 30 Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une diode est intercalée entre le filtre et la deuxième borne du primaire du transformateur haute-tension. 40 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le détecteur à seuil est constitué par un transistor qui est polarisé à la limite inférieure du coupure et qui attaque un-transistor amplificateur de puissance, lequel commande à son tour un dispositif commutateur intercalé dans le circuit d'alimentation de l'alarme. 50 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le multivibrateur a une fréquence d'oscillation réglable entre environ 10 kHz et environ 18 kHz.