Brevet FR2459568A1 — publié le 19810109

L'invention se rapporte à un circuit de contrôle des sous-tensions et surtensions ainsi que des défaillances de phase d'un réseau alternatif ou triphasé. L'invention est applicable par exemple au réglage de la vitesse d'un moteur à courant continu. Dans ce cas, un transistor de puissance commandé par des signaux d'hor- loge et fonctionnant en mode à opération intermittente est souvent utilisé en convertisseur direct de courant con- tinu d'un moteur à courant continu et donc en régulateur de vitesse. L'utilisation de ce genre d'un transistor en commu- tateur est décrite dans l'ouvrage de W. Bitterlich, "lEinfUhrung indie Elektronik" (introduction à i' électronique), Editions Springer-Verlag, Vienne - New York, 1967, pages 390 à 396. Lorsque le moteur est alimenté en courant continu par un réseau triphasé et qu'un redresseur en pont est monté en amont de ce moteur, les fluctuations de tension du réseau triphasé d'alimentation ou également les défail- lances de phase ont une grande influence sur la commande de l'amorçage du transistor de puissance. En cas de défail- lance d'une phase, par exemple, le transistor est alimenté en courant de commande trop faible avec pour conséquence une élévation de sa résistance en courant continu à l'état pas- sant. Les conséquences sont des crêtes de perte qui risquent de détériorer le transistor. La fonction du régulateur de vitesse n'est donc plus assurée par exemple en cas de dé- faillance d'une phase, c'est-à-dire que le régulateur de vitesse doit être coupé du réseau. L'invention a pour objet un circuit de contrôle des surtensions, soustensions ou défaillances de phase d'un réseau alternatif ou triphasé, qui protège avec suffi- samment de rapidité les appareillages utilisateurs en cas devariations de la tension du réseau et éventuellement les coupe de ce réseau. Selon une particularité essentielle de l'invention, la phase ou les phases du système de tension à contrôler est reliée ou sont reliées par un redresseur en pont à l'en- trée négative et, respectivement, à l'entrée positive de deux comparateurs dont les autres entrées reçoivent des tensions de référence et dont les sorties réunies sont branchées d'une part sur une source de tension et d'autre part, par l'intermédiaire d'un circuit série formé d'une diode et d'une résistance, à un condensateur ainsi qu'à une résistance dont les bornes sont branchées à la source de tension. Les avantages de l'invention sont en particu- lier que le circuit de contrôle décèle très rapidement les perturbations pouvant se produire dans le réseau, ce qui est important lorsque les appareils utilisateurs sont sen- sibles aux variations de tension du réseau. Le circuit de l'invention a une structure qui n'est pas compliquée, il peut être réalisé à bon marché, il est fiable et risque peu de tomber en panne. Selon une autre particularité avantageuse de l'in- vention, les résistances et le condensateur sont dimension- nés de manière que la constante de temps résultant d'une décharge du condensateur sur le circuit série formé d'une diode et d'une résistance soit faible en comparaison de celle résultant de la charge du condensateur par l'intermé- diaire de l'autre résistance. Cette disposition offre en particulier une possibilité fiable d'acquisition et d'in- terprétation en cas de'défaillance d'une phase du circuit dont la tension est contrôlée. Suivant une autre particularité avantageuse de l'in- vention, les sorties des comparateurs qui sont reliées sont connectées à un circuit logique. Ce dernier est avantageuse- ment utilisé pour l'interprétation ou la mémorisation des défaillances se produisant dans le réseau. L'invention va être décrite plus en détail en re- gard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limi- tatif et sur lesquels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel de prin- cipe du circuit de contrôle du réseau conforme à l'inven- tion; et - la figure 2 est un graphique représentant les variations en fonction du temps des tensions d'un réseau triphasé redressé en cas de sous-tension, de tension nor- male de service, de surtension et de défaillance de phase. La figure 1 représente un schéma fonctionnel du circuit de contrôle d'un réseau selon l'invention. Un réseau triphasé devant être contrôlé et dont les phases portent des références R, S, T est relié par des résis- tances de protection ou résistances séries 1, 2, 3 à un redresseur enpont triphasé se composant de diodes 4, 5, 6, 7, 8, 9. Le redresseur en pont triphasé est relié du côté courant continu à des résistances 10 et 11, une diode de Zener 12 étant en parallèle sur la résistance 11. L'anode de la diode de Zener 12 est reliée à la sortie en courant continu du redresseur qui est au poten- tiel de référence de la "masse", tandis que sa cathode est reliée à la jonction commune des résistances 10 et 11 qui forment un diviseur de tension. L'entrée négative d'un com- parateur 13 et l'entrée positive d'un comparateur 14 sont par ailleurs connectées à ce dernier point commun. Les sorties réunies des deux comparateurs 13 et 14 sont branchées sur une résistance série 15 ainsi qu'à la cathode d'une diode 16. L'autre borne de la résistance série 15 est connectée à une source de tension U1. L'anode de la diode 16 est connectée à une résistance 17 dont l'au- tre borne est connectée d'une part à une résistance 18 et d'autre part à un condensateur 19 branché au potentiel de la masse. La résistance 18 est connectée à une source de tension U2. L'entrée positive du comparateur 13 est connectée au point de jonction de deux résistances 20 et 21, la ré- sistance 20 étant branchée sur une source de tension U3 et la résistance 21, au potentiel de la masse. L'entrée néga- tive du comparateur 14 est branchée au point commun de deux résistances 22 et 23, la résistance 22 étant par ailleurs branchée à une source de tension U4 et la résistance 23, au potentiel de la masse. Les entrées positive et négative, respectivement, des comparateurs 13 et 14 reçoivent donc chacune une tension de référence, les tensions de référence étant réglables en fonction du choix des tensions U3 et U4 et des valeurs adoptées des résistances 20 à 23. L'entrée d'alimentation du comparateur 13 reçoit une tension U5 et l'entrée d'alimentation du comparateur 14 est au potentiel de la masse. Les sorties réunies des comparateurs 13 et 14 aboutissent à un circuit logique 24. Le mode de fonctionnement du circuit de contrôle d'un réseau va être décrit. A cette fin, les variations en fonction du temps des tensions d'un réseau triphasé redressé sont représentées sur la figure 2, la plage I illustrant le cas d'une"sous-tension",la plage II, le cas d'une "tension continue normale de service", la plage III, le cas d'une "surtension" et la plage IV, le cas d'une "défaillance d'une phase du circuit d'alimentation triphasé". Le cas 'sous-tension du réseau triphasé d'alimenta- tion" se présente toujours par définition lorsque les mini- ma (=effondrements de tension) des ondulations de la ten- sion continue résultant de la tension triphasée redressée atteignent juste un seuil prédéterminé de tension Uu ou descendent sous ce seuil (plage I). Le cas "surtension du réseau d'alimentation en tension triphasé" apparaît par définition lorsque les crêtes des ondes de tension continue atteignent juste un seuil prédéterminé de tension U..-ou dépassent ce seuil (plage III). Le cas "tension normale de service du réseau triphasé d'alimentation""apparaît tou- jours par définition lorsqu'aussi bien les minima que les crêtes des ondes de la tension continue se trouvent à l'in- térieur de la bande de tension délimitée par les seuils pré- déterminés Uu et Uil (plage II). Dans le cas de la plage IV "défaillance d'une phase du courant triphasé", les crêtes des alternances sont certes à l'intérieur de la bande de tension, mais les minima des ondes de la tension continue descendent sous le seuil de tension Uu et donc une sous-tension apparaît aussi dans la plage IV. Le circuit de contrôle du réseau répond aussi bien au cas "surtension" qu'au cas "sous-tension" ou "défaillance de phase". Le réglage des seuils de tension U.. et U s'effec- u à tue à l'aide des tensions U3et U4 par l'intermédiaire des résistances correspondantes 20/21 ainsi que 22/23. Dans l'exemple particulier de réalisation, le comparateur 13 contrôle les surtensions du réseau et le comparateur 14, les sous-tensions ainsi que les défaillances de phase. Les résistances 1, 2 et 3 sont destinées à abaisser la tension triphasée devant être contrôlée. Les tensions continues apparaissant à la sortie du redresseur en pont triphasé (4, 5, 6, 7, 8, 9) sont subdivisées par le divi- seur de tension 10/11 et dirigées sur les comparateurs 13, 14, la diode de Zener 12 protégeant ces comparateurs 13, 14contre les trop fortes crêtes de tension. Les tensions U1 et U2 ainsi que les résistances , 17 et 18 sont adoptées de manière qu'en présence d'une tension normale de service dans le réseau triphasé (c'est- à-dire que, lorsque les comparateurs 13 et 14 n'ont pas répondu et se trouvent à l'état de blocage), aucun flux de courant ne passe par la diode 16 (c'est-à-dire que la diode 16 bloque également). En cas d'apparition d'une per- turbation dans le réseau, c'est-à-dire d'une surtension, d'une sous-tension ou d'une défaillance de phase, le com- parateur correspondant 13 ou 14 commute. Lorsque les ondes de la tension continue atteignent ou dépassent le seuil U, le comparateur 13 commute et lorsque les ondes de la tension continue atteignent ou descehdent sous le seuil Uu, le comparateur 14 commute. Dans les deux cas, le condensateur 19 qui a été chargé par la source de tension U2 par l'inter- médiaire de la résistance 18 se décharge par la résistance 17 et la diode 16 qui est passante sur la sortie correspon- dante du comparateur 13 ou 14 qui a commuté, et plus parti- culièrement avec une constante de temps T1 = C19. R17, C19 correspondant à la capacité du condensateur 19 et R17' à la valeur de la résistance 17. Dans les cas "surtension" ou "sous-tension", le comparateur correspondant 13 ou 14 commute lorsque la valeur instantanée maximale ou minimale de la tension redressée du réseau atteint juste le seuil U.. ou U u. La signalisation périodique qui apparaît alors est transformée par les composants 17, 18, 16 et 19 en une signalisation constante. En cas de "défaillance de phase", la valeur de l'onde de la tension continue fluctue en permanence au rythme de la période du réseau entre une crête se trouvant à l'intérieur de la bande normale de la tension de service et un minimum qui se trouve au-dessous du seuil de tension U. Le comparateur 14 commute dans ce cas au rythme de la période du réseau en permanence entre l'état de blocage et l'état passant et inversement. Le condensateur 19 se dé- charge sur la résistance 17 pendant la durée de conduction du comparateur 14, comme décrit précédemment. Pendant que le comparateur 14 est à l'état de blocage, le condensateur 19 se recharge par l'intermédiaire de la résistance 18. La valeur R18 de la résistance 18 est adoptée de manière qu'elle soit suffisamment grande pour que la constante de temps T2 du processus de charge T2 = C9. R 18 soit grande en comparaison de la constante de temps T1 du processus de décharge, c'est-à-dire que T2 doit être plus grand qu'une durée de la période du système en tension triphasée. Ainsi, une signalisation d'avertissement "défaillance de phase" demeure établie en permanence et n'apparaît pas au rythme de la période du réseau triphasé pour ensuite dis- paraître. Le circuit logique 24 acquiert et interprète les signalisations d'avertissement "défaillance de phase" ainsi que "sous-tension" ou "surtension". Le circuit logi- que 24 interprète les niveaux de tension apparaissant aux sorties reliées des comparateurs 13 et 14, c'est-à-dire que, dans le cas le plus simple, le circuit logique 24 peut faire la distinction entre les tensions apparaissant lorsque le comparateur 13 ou le comparateur 14 a commuté et la tension apparaissant lorsque les comparateurs 13 et 14 sont à l'é- tat bloqué et peut émettre à la sortie des impulsions cor- respondantes. Le circuit logique 24 coupe du réseau l'ap- pareillage utilisateur qui est sensible aux variations de la tension de ce réseau en-cas d'apparition d'une perturba- tion dans ce dernier. Il mémorise simultanément la présence d'une défaillance dans le réseau et l'affiche. Il n'est pas prévu que l'appareillage utilisateur coupé du réseau soit rebranché automatiquement à la fin d'une perturbation du réseau. Ce rebranchement sur réseau n'est possible que par actionnement manuel d'un bouton- poussoir (non représenté). Il est ainsi certain qu'une perturbation du réseau d'alimentation est communiquée au personnel de service. Il est bien entendu possible cepen- dant si nécessaire de prévoir un rebranchement automatique de l'appareillage coupé du réseau lorsque la perturbation a disparu dans ce dernier. R E V E N D I C A T I O N S 1. Circuit de contrôle des sous-tensions et surten- sions ainsi que d'une défaillance de phase d'un réseau de tension alternatif ou triphasé, caractérisé en ce que la ou les phases du système de tension à contrôler est reliée ou sont reliées par l'intermédiaire d'un redresseur en pont à l'entrée négative ou respectivement à l'entrée posi- tive de deux comparateurs (13, 14), les autres entrées des comparateurs (13, 14) recevant des tensions de référence et les sorties reliées des comparateurs (13, 14) étant connectées d'une part à une source de tension et d'autre partpar l'intermédiaire d'un circuit série d'une diode (16) et d'une résistance (17), à un condensateur (19) ainsi qu'à une résistance (18) dont l'autre borne est connectée à une source de tension. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites résistances (17, 18) et le condensateur (19) sont dimensionnés de manière que la constante de temps d'une décharge du condensateur (19) par l'intermédiaire du circuit série de la diode (16) et de la résistance (17) soit faible par rapport à la constante de temps d'une char- ge de ce condensateur (19) par l'intermédiaire de l'autre résistance (18). 3. Circuit selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les sorties reliées des comparateurs (13, 14) sont connectées à un circuit logique (24).