Brevet FR2439404A1 — publié le 19800516

Les disjoncteurs de protection contre les surintensités comprennent généralement un dispositif de déclenchement qui commande un groupe de contactes assurant en cas de surcharge la coupure du circuit à protéger, de manière à fournir une protection dite " à maximum de courant à temps inverse". Pour limiter les perturbations en exploitation par suite de trop nombreux fonctionnements du disjoncteur de protection lorsque l'appareillage alimenté consomme une puissance voisine de la puissance limite, il a été imaginé de créer une indication de surcharge signalant l'approche de la limite de charge, avant qu'il y ait déclenchement. D'après les informations ainsi obtenues, il est possible d'envisager un renforcement de la puissance du réseau d'alimentation pour éviter le risque de fréquentes perturbations, ou une modification du matériel, par exemple le remplacement /transformateur fonctionna L'élaboration des informations renseignant sur le niveau de charge du réseau (en particulier d'un transformateur interposé entre réseau et utilisation) peut entre réalisée par un "indicateur de surcharge comprenant un dispositif de détection de la charge, commandant par exemple la fermeture d'un contact électrique, et un dispositif de signalisation, ce dernier étant de préférence un dispositif intégrateur fournissant une information cumulative des états de surcharge détectés et de leurs durées. Ledit dispositif de détection répond à un niveau de charge (dit premier niveau) inférieur au niveau de déclenchement du disjoncteur de protection (dit deuxième niveau). Lorsque les intensités de service ne sont pas trop élevées ( par exemple inférieures à 150 A du capté basse tension dans le cas d'un transformateur MT/BT), le dispositif de détection de la charge peut être réalisé économiquement à partir de la déflexion d'éléments bimétalliques assurant une protection thermique classique. Un contact de fermeture lié à l'arbre thermique du déclencheur alimente, pour une déflexion donnée et convenablement choisie, un circuit de signalisatix;Pour une déflexion plus importante, les éléments bimétalliques viennent "eassern une serrure qui provoque l'ouverture du disjoncteur. Dans le cas de plus fortes intensités, la puissance nécessaire au fonctionnement d'un tel ensemble conduit à des échauffements très importants (dus à la consommation propre des éléments bimétalliques), souvent incompatibles avec le disjonc- teur de protection. L'invention a pour but de réaliser un dispositif de détection de surcharge qui ne cause que des échauffements limités à des valeurs très faibles et fournisse des informations d'excellente précision. A cet effet, l'invention a pour objet un indicateur de sur charge pour appareillage électrique, notamment pour transformateur protégé par disjoncteur, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de détection de surcharge répondant au dépassement dun niveau de charge déterminé (premier niveau), inférieur à un niveau de charge maximal déterminé (deuxième niveau et un dispositif de signalisation commandé par le dispositif de détection, et que le dispositif de détection comporte une résistance non linéaire de mesure therliquement ird8pendante pour chaque phase du réseau électrique, alimentée par un transformateur d'intensité couplé à ladite phase, et un dispositif redresseur redressant la tension alternative développée aux bornes de chaque résistance de mesure et fournissant une tension redressée commune correspondante à un circuit à seuil qui actionne le dispositif de signalisation au dépassement de ce seuil corresppndant au niveau de charge à détecter. Un tel indicateur de surcharge permet de surveiller l'intensité phase par phase. Dépourvu d'éléments biMétalliques, il prélève une très faible puissance, ce qui limite les pertes et les échauffements. De plus, il fournit des informations très du précises, en particulier/lait gue la résistance non linéaire de mesure de chaque phase est une thermistance à coefficient de température positif. En choisissant le point de travail de cette thermistance dans la zone de rapide augmentation de la valeur de sa résistance en fonction de la température (zone de basculement), sn bénéficie d'un effet d'amplification thermique, ce qui augmente la précision de mesure et assure un temps de réponse très bref.En outre, les circuits de l'indicateur de surcharge ne sont pas liés métalliquement aux conducteurs de la ligne électrique, et ils ne nécessitent pas de circuit d'alimentation spécial, car ils peuvent fonctionner exclusivement à partir de la puissance fournie par chaque transformateur d'intensité. D'une manière avantageuse, le réglage du niveau de détection de surcharge s'effectue au moyen d'une résistance ajustable connectée en parallèle avec chaque résistance de mesure, tandis qu'une diode est interposée en série avec la résistance ajustable dans un sens tel qu'elle s'oppose au passage dans cette dernière résistance des alternances exploitées par le dispositif redresseur. On accrott ainsi la sensibilité de la résistance de mesure. Au circuit à seuil peut être associé un circuit auxilSire qui est commandé par le circuit à seuil de manière que lorsque l'un d'eux est conducteur, l'autre est bloqué et qui consomme une puissance voisine de celle consommée par le circuit à seuil, de sorte que la puissance consommée par lssensemble de ces deux circuits reste sensiblement constante. De préférence, le circuit auxiliaire consomme une puissance légèrement supérieur à celle que consomme le circuit à seuil, ce qui procure un effet de verrouillage après détection d'une charge dépassant le premier niveau. Un circuit de délestage, alimenté également par le dispositif redresseur et connecté en parallèle avec le circuit à seuil, peut titre prévu; il tent à consommer de la puissance au dépassement d'un niveau de surcharge déterminé supérieur audit seuil de détection, c'est-à-dire au premier niveau, mais inférieur au deuxième niveau, afin d'éviter l'apparition de surtensions nuisibles. Le dispositif de signalisation est de préférence commandé par l'intermédiaire d'un interrupteur électrique procurant une amplification de courant; il peut être constitué par un pont de deux diodes et deux thyristors, équivalent à un triac très sensible. Le dispositif de signalisation est avantageusement un dispositif intégrateur cumulant dans le temps les indications de surcharge, capable d'emmagasiner les états de surcharge détectés successivement sur une longue période de temps (plusieurs jours ou plusieurs semaines) et de fournir à tout moment l'information cumulée correspondante. On peut prévoir aussi une signalisation, par exemple lumineuse ou acoustique, fonctionnant à chaque détection d'un état de surcharge. La description quitba suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut Etre mise en pratique. La figure unique représente le schéma d'un indicateur de surcharge selon l'invention. Dans l'indicateur de surcharge représenté, conçu pour un réseau triphasé, la détection du niveau de charge (premier niveau) est réalisée par un transformateur d'intensité 11, 12, 13 sur chaque phase 1, 2, 3 à surveiller. Chaque transformateur d'intensité alimente une résistance non linéaire 21, 22, 23 qui est ici une thermistance à coeflcient de température positif. Le réglage de la puissance dissipée dans chaque thermistance est réalisé au moyen d'une résistance ajustable 31, 72, 33 connectée en parallèle avec la thermistance 21, 22, 23 correspondante. Cette liaison en parallèle n'est effective que pour les alternances d'une polarité déterminée, par exemple les alternances négatives, gracie à une diode +1 42, 43 placée respectivement en série avec reliage chaque résistance dg Une telle disposition procure une variation de résistance utilisable beaucoup plus grande en fonction de l'intensité traversant une thermistance, en évitant que la résistance propre de la thermistance soit masquée par la résistance de réglage pour les alternances positives, lesquelles sont utilisées en vue de l'obtention de l'indication de surcharge désirée. La tension développée aux bornes de chacune des thermistances 21, 22, 23 est redressée respectivement par des diodes 51, 52, 53 ne laissant passer que les alternances positives, les sorties de ces diodes étant connectées en commun à un condensateur C de filtrage. La tension résultante commune V, sensiblement continue, est appliquée à un circuit à seuil de tension 4, comprenant essentiellement un transistor T1 et une diode Zener Z1 qui définit le seuil. Lorsque ce seuil est dépassé par la tension V, le transistor T1 devient conducteur et applique un courant à un interrupteur électronique 5 équivalent à un triac très sensible et constitué par un pont de deux thyristors à faible courant de de commande gachette et de deux diodes. Ainsi, le courant p eut être très faible de sorte qu'il ne perturbe pas le fonctionnement des thermistances. L'interrupteur électronique 5, lorsqu'il est fermé, assure l'alimentation par une tension U d'un dispositif de signalisation 6, constitué dans le présent exemple par un moteur entraenant une aiguille indicatrice. Un circuit 7 est associé au commutateur à seuil 4. Ce circuit comporte un transistor T2 commandé par le transistor T1 de telle manière que lorsque l'un deux conduit, l'autre est bloqué. Les résistances de charge R1, R2 de ces deux transistors sont choisies de manière que la consommation globale des circuits 4 et 7 sur la tension V, donc en parallèle sur les thermistances, soit à peu près constante, ce qui évite un pompage possible. Plus précisément, on fait en sorte que cette consommation diminue légèrement après fermeture de l'interrupteur 5; ainsi, la puissance dans les thermistances s'acorott alors, ce qui confirme l'état du dispositif dans sa situation d'indication de surcharge. Une diode Zener Z2 de tension nominale réduite, est interposée entre les circuits 4 et 5 pour éviter des fermetures intempestives de l'interrupteur 5 à température ambiante élevée, qui pourraient titre causées par le courant de base du transistor T. l2. Un circuit de délestage 8, comprenant essentiellement une diode Zener Z3, un transistor T3 et une résistance de charge R3, est prévu, en parallèle avec les circuits 4 et 7, pour protéger le dispositif et ses composants vis-à-vis des intensités élevées, en réduisant la croissance de la tension V. Ce circuit est conçu pour entrer en action au-delà du premier niveau de détection de surcharge, mais avant que soit atteint le deuxième niveau de déclenchement de protection. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : les thermistances 21, 22, 23, alimentées par les transformateurs d'intensité 11, 12, 13, s'échauffent; si la surcharge est suffisante sur une phase, la thermistance correspondante est amenée à une température telle que sa résistance croit très rapidement (température de basculement). Les ampères-tours secondaires du transformateur d'intensité décroissent, provoquant l'augmentation desampères-tours magnétisants, et la tension aux bornes de la thermistance s'élève, ainsi que la tension V, jusqu'à atteindre le seuil fixé par la diode Zener Z1 du circuit 4. Celle-ci devient passante et met en conduction le transistor T1. En même temps, le transistor T2, dont la base est reliée au collecteur dutransistor T1, cesse d'être conducteur.Le transistor T1 applique un courant de conduction aux gachettes des thyristors de l'interrupteur électrmie 5, qui se ferme et assure l'alimentation du moteur du dispositif de signalisation 6, dont l'aiguille indicatrice progresse. Si la surintensité staccrott, la tension aux bornes de la thermistance devient telle que la diode Zener Z3 devient elle aussi passante et commande la conduction du transistor T à travers la résistance de délestage R3. Si la surcharge diminue, la tension aux bornes de la thermistance décrott et, lorsque la tension V devient inférieure au seuil fixé par la diode Zener Z1, cette dernière se bloque, ainsi que le transistor T1, et l'interrupteur 5 s'ouvre, arrêtant la rotation du moteur et la progression de l'aiguille du dispositif 6. Corrélativement, le transistor T2 redevient conducteur. Comme le montre le schéma de la figure, l'indicateur de surcharge selon l'invention ne comporte pas de source d'alimentation spéciale, en dehors de la source U du dispositif de signalisation. I1 fonctionne de manière autonome, les courants de mesure prélevés sur la ligne 1, 2, 3 servant en m2me temps à l'alimentation des circuits. L'indicatfur de surcharge décrit convient à un appareil électrique disposant par ailleurs d'un dispositif de protection contre les surintensités (lequel ne fait pas partie de lZinvention; I1 assure la détection d'un premier niveau de courant, sur une phase quelconque, qui est fonction de la température ambiante, et commande un dispositif de signalisation tel qu'un enregistreur chronométrique, Pour sa part, le dispositif de protection assure le déclenchement pour un deuxième niveau de courant, plus élevé, sur une phase quelconque, variant également avec la température ambiante. REVENDICATIONS 1.- Indicateur de surcharge pour appareillage électrique, notamment pour transformateur protégé par disjoncteur, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de détection de surcharge répondant au dépassement d'un niveau de charge déterminé, inférieur à un niveau de charge maximal déterminé, et un dispositif & ignalisation commandé par le dispositif de détection, et que le dispositif de détection comporte une résistance non linéaire de mesure thermiquement indépendante pour chaque phase du réseau électrique, alimentée par un transformateur d'intensité couplé à ladite phase, et un dispositif reddreesseur redressant la tension alternative développée aux bornes/chaque résistance de mesure et fournissant une tension redressée commune correspondante à un circuit à seuil qui actionne le dispositif de signalisation au dépassement de ce seuil correspondant au niveau de charge à détecter. 2.- Indicateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résistance de mesure de chaque phase est une thermistance à coefficient de température positif. 3.- Indicateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le réglage du niveau de détection s'effectue au moyen d'une résistance ajustable connectée en parallèle avec chaque résistance de mesure, tandis qu'une diode est interposée en série avec la résistance ajustable dans un sens tel quelle s'opr pose au passage dans cette dernière résistance des alternances exploitées par le dispositif redresseur. 4.- Indicateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'au circuit à seuil est associé un circuit auxiliaire qui est commandé par le circuit à seuil de manière que lorsque l'un d'eux est conducteur, l'autre est bloqué et qui consomme une puissance voisine de celle consom mée par le circuit à seuil, de sorte que la puissance consommée par 11 ensemble de ces deux circuits reste sensiblement constante. 5.- Indicateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le circuit auxiliaire consomme une puissance légèrement supérieure à celle que consomme le circuit à seuil. 6.- Indicateur selon l'une quiconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'un circuit de délestage, alimenté également par le dispositif redresseur et connecté en parallèle avec le circuit à seuil, vient à consommer de la puissance au dépassement d'un niveau de surcharge déterminé supérieur audit seuil. 7.- Indicateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le dispositif de signalisation est commandé par l'intermédiaire d'un interrupteur électronique. 8.- Indicateur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'interrupteur éectronique est constitué par un pont de deux diodes et deux thyristors, équivalent à un triac très sensible.