Brevet FR2458925A1 — publié le 19810102

L'invention, due à la collaboration de Messieurs Jean Paul TEILLERE et Patrick MONTIGNIES, est relative à un déclencheur électronique pour une commande de déclenchement d'un disjoncteur en cas de surcharge et/ou de défaut, comprenant un transformateur de courant délivrant un signal représentatif du courant parcourant les conducteurs protégés par le disjoncteur, un dispositif de temporisation délivrant un ordre de déclenchement temporisé en fonction du niveau dudit signal pour réaliser un déclenchement instantané sur court-circuit et un déclenchement retardé d'une durée fonction de la valeur de la surcharge. Les déclencheurs conventionnels, électromagnétiques et thermiques des disjoncteurs électriques basse tension et moyenne tension sont actuellement concurrencés par les déclencheurs électroniques qui présentent une plus grande souplesse d'utilisation. Les déclencheurs électroniques connus permettent une reconstitution par des moyens analogiques des courbes de déclenchement, appropriées à la protection des installations électriques, mais ils sont sensibles aux parasites et la conservation de leurs caractéristiques dans le temps n'est pas parfaite. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un déclencheur électronique simple b fonctionnement logique. Le déclencheur selon l'invention est caractérisé par le fait que ledit signal est appliqué à une pluralité d'amplifica teurs opérationnels montés en comparateurs et polarisés à des seuils échelonnés, les.sorties desdits amplificateurs étant eha- cune reliées à un circuit porte ET, dont l'autre entrée est reliée à un étage dtun compteur piloté par une horloge, chaque porte ET délivrant un ordre de déclenchement, à l'instant où ledit compteur atteint l'étage associé, si ledit signal dépasse le seuil de l'amplificateur associé, de manière à réaliser une temporisation variable avec le niveau du signal. Le signal représentatif du courant est après redressement et traitement appliqué à une série de comparateurs à seuils échelonnés pour fournir une information tout ou rien lors d'un dépassement ou d'un non dépassement du seuil.Un compteur, piloté par une horloge, associe à chaque niveau de seuil une temporisation prédéterminée, de manière à réaliser une courbe de déclenchement en gradins respectant les normes et conditions de déclencheur ment. Le nombre de seuils et leurs valeurs sont bien entendu déterminés en conséquence et permettent entre autres une reproduction d'une courbe de déclenchement long retard en I2t. Le système est du type à propre courant dans lequel les transformateurs de courant fournissent le signal de mesure et l'alimentation des circuits électroniques et du déclencheur. Un sélecteur de calibres offre un choix de différents calibres adaptés à ceux du disJoncteur associé. Selon un développement de l'invention, le déelencheur comporte un circuit de déclenchement à court retard, intervenant lors du dépassement d'un seuil prédéterminé et permettant par un circuit logique de comptage du genre précité une temporisation courte à plusieurs échelons. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est un schéma synoptique du déclencheur selon l'invention; la figure 2 illustre le schéma d'un mode de mise en oeuvre de l'invention; la figure 3 montre, A échelle logarithmique la courbe de déclenchement réalisée par le déclencheur selon la fig. 2; Sur les figures, quatre transformateurs de courant 10, 12, 14, 16 en forme de tores entourant les conducteurs protégés par le disjoncteur (non représenté), en l'occurrence les trois phases et le neutre, alimentent chacun un pont redresseur 18, 20, 22, 24, dont les sorties sont connectées en série.Aux bornes 26, 28 de la série des redresseurs 18, 20, 22, 24 est relié un circuit comprenant en série une résistance 30, une diode Zener 32 et une diode 34 pour faire apparattre aux bornes de la résistance 30 un signal de tension proportionnel à la valeur maximale du courant parcourant les conducteurs et aux bornes des diodes 32, 34 une tension d'alimentation des circuits électroniques. Le signal de tension est appliqué aux entrées d'un amplificateur atténuateur 36, dont la sortie est reliée à un sélecteur de calibres 38 constitué par un sélecteur de mise en circuit de l'une des résistances de valeur appropriée d'une série de résistances de shuntage 40. Le signal calibré est appliqué à un circuit détecteur de cette 42, formé par un amplificateur 44 et un ensemble condensateur 46, résistance 48. I1 est inutile de décrire ce circuit de mesure et de traitement du signal représentatif de la valeur du courant parcourant les conducteurs, qui est bien connu des spécialistes. Le signal apparaissant à la sortie 50 du circuit 42 est appliqué aux entrées de sept amplificateurs opérationnels 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, montés en comparateurs. A chaque comparateur 52 à 64 est associé un diviseur de tension 66 à deux résistances 68, 70 en série, qui établit un seuil de tension, auquel est comparé le signal appliqué au comparateur. La valeur des résistances 68, 70 est choisie de façon à obtenir des seuils dégressifs du comparateur 52 au comparateur 64, ces seuils correspondant par exemple à des courants mesurés de 9,5; 7; 5; 3s5; 2,6; 2 et 1,2 IR. En d'autres termes, lorsque le courant maximal dans les conducteurs dépasse le seuil de 1,2 IR en restant inférieur à 2 IR, seul le comparateur 64 délivre un signal. Si le courant dépasse le seuil de 2 IR en restant inférieur à 2,6 IR, les deux comparateurs 64 et 62 délivrent un signal et ainsi de suite. Les sorties 72, 74, 76, 78, 80, 82 des comparateurs 52, 54, 56, 58, 60, 62 sont chacune reliées respectivement à l'une des entrées de circuits porte ET 84, 86, 88, 90, 92, 94, dont l'autre entrée est reliée à l'un des pas d'un compteur 96 piloté par une horloge 98. La sortie 100 du comparateur 64 est reliée au compteur 96 et déclenche le comptage. Les sorties des portes ET 84 - g4 et le dernier pas du compteur 96 sont chacune reliées à une entrée d'un circuit porte OU 102 à sept entrées, dont la sortie est reliée à la base d'un transistor 104 connecté dans un circuit d'alimentation de la bobine 106 de déclenchement du disjoncteur. Le dernier pas du compteur 96 associé au comparateur 64 correspond par exemple à une temporisation de 400 secondes, l'avant-dernier pas associé au comparateur 62 à 200 secondes, les pas successifs étant 100, 50, 25, 12,5 et 6,25 secondes, ce dernier pas correspondant au comparateur 52. Le déclencheur long retard susmentionné fonctionne de la manière suivante Dans le cas d'un courant de surcharge, par exemple d'une valeur de 3 IR, cette surcharge est détectée par les transformateurs de courant et le signal de tension correspondant aux bornes de la résistance 30 est appliqué après traitement aux comparateurs 52 à 64. Le seuil des comparateurs 64, 62 et 60 est dépassé et un signal est émis par ces derniers comparateurs 64, 62, 60, les autres restant inactifs. Le signal du comparateur 64 dé clenche le comptage du compteur 96, les signaux des comparateurs 62, 60 étant appliqués aux portes ET 92, 94. A 6,25 secondes, le compteur 96 applique un signal à la porte ET 84, qui, ne recevant pas de signal sur l'autre entrée, reste fermée.A 12,5 secondes un signal est appliqué à la porte ET 86, qui reste également fermée et ainsi de suite jusqu'au temps 100 secondes où le signal est appliqué à la porte ET 92 recevant le signal du comparateur 60 sur l'autre entrée. La porte ET 92-émet un signal transmis par la porte OU 102 pour rendre conducteur le transistor 104 et alimenter la bobine de déclenchement 106. Lors d'une surcharge temporaire, qui disparat avant la temporisation correspondante, les comparateurs excités reviennent à l'état initial en évitant tout déclenchement Par un choix approprié du nombre de pas du compteur 96, de l'échelonne- ment de ces pas et des valeurs de seuil des comparateurs 52 à 64, il est possible de réaliser une courbe quelconque de déclenchement. La figure 3 montre la courbe de déclenchement long retard qui reste comprise entre les limites représentées en trait fin. Le déclencheur comporte avantageusement un dispositif de déclenchement à court retard analogue au déclencheur à longretard décrit ci-dessus. Le signal atténué à la sortie de l'atténuateur 36 est appliqué à un amplificateur opérationnel 108, monté en comparateur et dont le seuil est fixé par un diviseur de tension 110 à sélecteur de seuil 112 à trois valeurs, en l'occurrence 7 IR, 2,6 IR et hors service. La sortie du comparateur 108 est reliée par l'intermédiaire d'un circuit de traitement 113 d'une part à une entrée d'une porte ET 114 et d'autre part à un compteur 116 piloté par une horloge 118. La base de temps de l'horloge 118 est de l'ordre de la milliseconde, notablement plus courte que celle de l'horloge 98 du circuit long retard.Le compteur 116 présente trois pas correspondant dans l'exemple illustré respectivement à un retard de 0,80 et 160 millisecondes. Un commutateur manuel 120 permet de relier sélectivement l'autre entrée de la porte ET 114 à l'un des pas du compteur 116. La sortie de la porte ET 114 est reliée directement à la base du transistor 104. Le déclencheur court retard fonctionne de la manière suivante Dans la position indiquée du sélecteur 112 le système court retard est hors service et une surcharge supérieure à 9,5 IR est éliminée par le déclencheur long retard au premier pas du compteur 96 après 6,25 secondes. Une surcharge d'une valeur inférieure provoque une temporisation plus grande du déclenchement tel que dé crit ci-dessus. En position 7 IR du sélecteur 112, une sur charge supérieure à cette valeur est transmise par le comparateur 108 du circuit court retard et déclenche le compteur 116. Parallèlement, le circuit long retard est excité, mais devancé par l'ordre de déclenchement du circuit court retard, il n'a pas le temps d'intervenir. Si le commutateur 120 est placé en position 0, le compteur 116 émet instantanément un signal de déclenchement sans que le déclencheur long retard soit intervenu. I1 en est de meme pour une temporisation de 80 ou de 160 millisecondes, fixée par le commutateur 120, le déclenchement intervenant respectivement à 80 ou 160 millisecondes. Dans la position 2,6 IR du sélecteur 112, le déclenchement à court retard intervient dès le dépassement de ce seuil de la manière susmentionnée à 0,80 ou 160 millisecondes. Il est clair que l'invention est nullement limitée au déclencheur plus particulièrement décrit et représenté et que certaines fonctions peuvent entre réalisées par des circuits équivalents. REVENDICATIONS 1. Déclencheur électronique pour une commande de déclenchement d'un disjoncteur en cas de surcharge et/ou de défaut, comprenant un transformateur de courant délivrant un signal réprésentatif du courant parcourant les conducteurs protégés par le disjoncteur, un dispositif de temporisation délivrant un ordre de déclenchement temporisé en fonction du niveau dudit signal pour réaliser un déclenchement instantané sur court-circuit et un déclenchement retardé d'une durée fonction de la valeur de la surcharge, caractérisé par le fait que ledit signal est appliqué à une pluralité d'amplificateurs opérationnels montés en comparateurs et polarisés à des seuils échelonnés, les sorties desdits amplificateurs étant chacune reliées à un circuit porte ET, dont l'autre entrée est reliée à un étage d'un compteur piloté par une horloge, chaque porte ET délivrant un ordre de déclenchement, à l'instant où ledit compteur atteint l'étage associé, si ledit signal dépasse le seuil de l'amplificateur associé, de manière à réaliser une temporisation variable avec le niveau du signal. 2. Déclencheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble des sorties desdites portes ET sont reliées aux entrées d'une porte OU dont la sortie est reliée à un transistor de commande de la bobine de déclenchement. 3. Déclencheur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les seuils des différents amplificateurs, correspondant au courant I de surcharge ou de défaut, et les étages associés du compteur, correspondant à la temporisation wtw de déclenchement, sont choisis pour réaliser une courbe de déclenchement long retard en I2t. 4. Déclencheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que des transformateurs de courant fournissent le signal représentatif du courant qui après redressement et traitement est appliqué aux amplificateurs montés en comparateurs. 5. Déclencheur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits transformateurs fournissent le courant d'alimentation des circuits électroniques et de la bobine de dé clenchement. 6. Déclencheur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit déclencheur court retard à comparateur à seuil et à compteur piloté par une horloge à base de temps de l'ordre de la milliseconde.