Brevet FR2476956A1 — publié le 19810828

La présente invention est relative à un réseau pour la distribution de la tension d'alimentation de systèmes de télécommunications tels que, par exemple, des centraux électro- niques de commutation téléphonique dont les organes sont montés sur des cadres organisés suivant une pluralité de files. Un réseau de distribution du type indiqué doit être conformé de façon à être compatible avec le réseau d'alimentation préexistant de centraux téléphoniques de type traditionnel. En particulier il ne doit pas imposer de sérieuses limitations en ce qui concerne la distance maxima, par rapport à la station d'énergie, dans laquelle il faut installer les organes de commu- tation de type électronique. En outre les centraux de commutation de type électronique ont besoin d'une multiplicité de valeurs de tension d'alimentation que l'on obtient habituellement au moyen d'une pluralité de convertisseurs de tension qui partialisent la tension fournie par la station d'énergie. Ces derniers provo- quent des perturbations ayant une fréquence égale ou multiple de la fréquence de partialisation, qui doivent être atténués, car ils provoquent des variations de même fréquence de la tension d'alimentation. Enfin ce réseau de distribution doit être conformé de façon à rendre indépendants les différents sous-systèmes soit pour rendre possibles des interventions d'entretien, soit pour minimiser le nombre d'organes non alimentés lors7que se manifeste un court-circuit dans le réseau. L'objet de la présente invention est constitué par un réseau de distribution de la tension d'alimentation ayant les qualités requises indiquées ci-dessus et comprenant: - un couple de barres de distribution primaires auxquelles est appliquée la tension fournie par la station d'énergie; - une pluralité de couples de barres de.distribution de file, en nombre égal au nombre des files de cadres à alimenter, lesquelles aboutissent aux barres de distribution primaire; - une pluralité de couples de barres de distribution de cadre, en nombre égal au nombre des cadres à alimenter, dont chacun connecte des groupes de convertisseurs de tension à un couple de barres de distribution de file. Suivant l'invention chaque couple de barres de distri- bution de file aboutit aux barres de distribution primaire à travers des premiers moyens aptes à sectionner le couple de barres de distribution de file auxquelles ils sont connectés, lorsque sur ces dernières se manifeste un court-circuit, et aptes en outre à fournir de l'énergie aux convertisseurs de tension de la file, pendant un intervalle de temps non inférieur au temps nécessaire pour le transfert d'énergie de la station d'énergie à ces premiers moyens, lorsque se manifeste un court-circuit dans l'un des autres couples de barres de distribution de file. En outre, suivant l'invention, les couples de barres de distribution de cadre-aboutissent à un couple de barres de distribution de file à travers des deuxièmes moyens aptes à atténuer les perturbations provoquées par les convertisseurs de tension, aptes en outre a sectionner le couple de barres de distribution de cadre auxquelles ils sont connectés lorsque sur ces dernières se manifeste un court-circuit et aptes en outre à fournir de l'énergie aux convertisseurs de tension auxquels ils sont connectés, pendant un intervalle de temps non inférieur au temps nécessaire pour le transfert d'énergie desdits premiers moyens à ces deuxièmes moyens lorsque. se manifeste un court- circuit sur l'un des autres couples de barres de distribution de cadre aboutissant au même couple de barres de distribution de file. D'autres caractéristiques de l'invention résulteront plus claires à la lecture de la description suivante relative à un exemple non limitatif de réalisation et accompagnée des figures cijointes dans lesquelles: - la figure 1 montre le schéma du réseau de distribution, réalisé suivant l'invention; - la figure 2 montre dans le détail l'unité PM de la figure 1 réalisée suivant l'invention; - la figure 3 montre dans le détail l'unité SM de la figure 1, réalisée suivant l'invention. Dans la figure 1 on a indiqué par SE une station d'énergie à laquelle aboutit un couple de barres de distribution primaire connectées respectivement à la tension primaire Yú et au conducteur neutre ne. A ce couple de barres aboutissent, à travers des premiers moyens PM1......,PMi une pluralité de couples de barres de distribution de file dont le nombre est égal au nombre des files de cadres à alimenter. Chaque moyen PMi est apte à sectionner son propre couple de barres de distribution de file auquel il est connecté lorsque sur celui-ci se manifeste un court-circuit; il est apte en outre à fournir de l'énergie à ce même couple pendant un intervalle de temps non inférieur au temps nécessaire pour le transfert d'énergie de la station SE auxdits premiers moyens PM, lorsqu'à cause d'un court-circuit dans l'un des autres couples de barres de distribution de file la tension fournie par la station d'énergie s'annule. En aval de ces premiers moyens PM le couple de barres de distribution de file s'identifie avec quatre barres; Yú constitue en effet la barre à laquelle est appliquée la tension primaire, ne constitue le conducteur neutre, mm constitue la masse mécanique et mr constitue la masse de référence, comme cela est dit par la suite en rapport avec les figures 2 et 3. Aux quatre barres indiquées ci-dessus aboutissent, à travers des deuxièmes moyens SM1, SM2,..., SM. une pluralité de groupes de barres de distribution de cadre, en nombre égal au nombre des cadres prévus dans chaque file, à l'extrémité opposée desquelles aboutissent autant de groupes de convertisseurs CN1, CN2,..., CNi aptes a obtenir la tension secondaire Vs prévue pour l'alimentation des organes du cadre. Les deuxièmes- moyens SM sont aptes à atténuer les perturbations provoquées par les convertisseurs- de tension Vp ces- perturbations doivent être atténuées car à travers les barres d'al-imentation elles parviennent à tous les organes du central de commutation. Les- deuxièmesmoyens SM sont aptes en outre à sectionner les barres de distribution de cadre auxquelles ils sont connectés lorsque dans ces dernières se manifeste un court- circuit et ils sont apte-s en outre à fournir de-l'énergie au groupe de convertisseurs de tension correspondant CN lorsque se manifeste un courtcircuit sur l'un des autres groupes de barres de distribution de cadre. Dans la figure 2 on a illustré dans le détail lesdits premiers moyens PM qui prévoient la présence d'un condensateur C connecté entre la barre Vp et la barre ne. L'unité C a comme fonction d'emmagasiner de l'énergie qui est destinée à être fournie lorsque, par suite d'un court- circuit dans l'un des autres couples de barres de distribution de file, la tension primaire s'annule. En l'absence de ces conden- sateurs C1, lorsque se manifeste.un court-circuit du type décrit, on enregistre le blocage temporaire du central de commutation, car, étant donné que la tension ne parvient pas aux convertisseurs CN, tous les organes du central de commutation ne sont pas alimentés. Le dimensionnement de la valeur de la capacité desdits condensateurs C1 doit être effectué en tenant compte du temps nécessaire pour le transfert d'énergie de la station d'énergie aux premiers moyens PM. Ce-transfert d'énergie se produit en effet suivant le principe du transfert résonant et la durée de ce transfert est une fonction de la capacité terminale de la station d'énergie, de l'inductance des barres de distribution primaire et de la capacité desdits condensateurs C.1. Dans les cas o le central électronique de commutation utilise des réseaux préexistants de distribution de la tension d'alimentation, la distance, de la station d'énergie SE, à laquelle il faut installer le central de commutation est une fonction uniquement de la capacité desdits condensateurs C1. Puisque la capacité des batteries prévues dans la station d'énergie SE est beaucoup plus grande par rapport à la capacité que présente lesdits condensateurs C1, il découle des équations du transfert résonant que la période d'oscillation, pendant laquelle se produit le transfert d'énergie de l'unité SE à C1, est égale à T = V 4 f 2L o: - I représente le courant absorbé par les unités alimentées par les convertisseurs CN aboutissant à un couple de barres de distribution de file générique; - V représente la diminution maxima de la tension aux extrémités de C1 acceptable afin que les circuits utilisateurs fonc- tionnent d'une façon correcte. Généralement les circuits du central de computation fonctionnent d'une manière correcte jusqu'à ce que cette diminution de tension, due à ladécharge des condensateurs, soit inférieure à 30 % par rapport à la valeur nominale; - L représente l'inductance de la barre de distributionprimaire. Dans le but de garantir que la diminution de tension qui parvient aux unités CN demeure dans les limites indiquées ci- dessus lorsque se manifeste un court-circuit, les condensateurs C1 doivent présenter la capacité C = oV T t la signification des différents symboles coïncide avec celle qui a été indiquée ci-dessus. Un branchement électrique comprenant une résistance Ri, en série avec laquelle on a prévu un interrupteur magnéto- thermique IMi, dont l'ouverture provoque aussi l'ouverture d'un interrupteur IK connecté en série à la barre Vpyen série avec laquelle est aussi connecté un fusible F1, est connecté à la barre ne. La masse mécanique mm connecte la structure mécanique des cadres au conducteur neutre -ne, ce qui fait qu'étant donné qu'elle n'est pas parcourue par un courant continu, elle répond à toutes les exigences concernant la prévention contre les accidents. La masse de référence mr est par contre connectée au conducteur neutre ne au moyen dudit branchement électrique. Lorsque se manifeste un court-circuit entre les barres de distri- bution de ligne Vp et mr on enregistre une importante augmenta- tion du courant de retour qui provoque un accroissement de la chute de tension aux extrémités de la résistance Ri. Cet événement provoque l'ouverture de l'interrupteur IM! et, par conséquent, de l'interrupteur IK qui sectionne le couple de barres de distribution de ligne. 6- Une résistance R2, qui a comme fonction d'éviter la rupture des organes du central de commutation préposés à l'échange de signaux entre deux unités montées sur autant de cadres aboutissant à la même barre de distribution de ligne mr, lorsque se manifeste un court-circuit, est connectée en parallèle avec le branchement électrique indiqué ci-dessus. En effet en observant la figure 1, si on n'a pas prévu la présence de la résistance R2 et que ledit court-circuit se produise immédiatement en aval du point ou aboutissent les moyens SM2, toute la tension 3j2 (par exemple 48V) tombe dans la partie des barres de distribution de ligne délimitée par les moyens PM et par le court-circuit. Dans ce cas une tension _ dont la valeur diffère du potentiel de la masse de référence mr presque de la valeur nominale t - 48 Volts dans l'hypothèse que les moyens SM1 aboutissent à la sortie de PMJ) tandis que la valeur de tension Vp qui parvient aux convertisseurs CN2 coïncide avec le potentiel de la masse de référence mr. En effet au cas o les barres Vp et -r présenteraient des sections identiques, la moitié de la tension primaire tombe sur la barre Vp et l'autre moitié sur la barre mr, à la suite de quoi un potentiel de 24 Volts est présent sur le court-circuit. Les organes du central de commutation alimentés par CN1 sont connectés à une masse de référence mr dont le potentiel est de 0 Volts tandis que les organes alimentés par CN2 sont connectés à une masse de référence mr dont le potentiel est de 24 Volts. En l'absence de ladite résistance R2, avant que l'interrupteur ait effectué lesdites opérations de sectionnement en réponse à un court-circuit, on enregistre la rupture de tous les organes alimentés par CN1 et par CN2 qui échangent entre eux des signaux; cela à cause du potentiel différent que présente la masse électrique me respective qui aboutit à deux points différents de la barre mr. La résistance-R a comme ___ 2 fonction de concentrer la dissipation de toute la puissance associée à la tension y1 lorsque se manifeste un court-circuit avec la barre mr. Il s'en suit que, puisqu'on n'enregistre aucune dissipation de puissance de la part des barres de distri- bution de ligne, la masse de référence mr est-équipotentielle sur toute sa longueur, ce qui fait que l'on obvie à l'inconvé- nient décrit ci-dessus. La masse de référence mr a été indiquée, à la sortie des convertisseurs CN, par le terme masse électrique me car elle constitue le conducteur de retour des courants dus à la tension secondaire Vs. Les deuxièmes moyens SM sont illustrés dans le détail dans la figure 3 et prévoient la présence d'un élément de filtrage à deux cellules comprenant un premier inducteur Lit commun aux deux cellules, connecté en série avec la barre constituant le conducteur neutre ne, ainsi-qu'un deuxième et un troisième-inducteur L2 et L3 connectés en série avec autant de barres connectées à la tension primaire yE. L'élément de filtrage comprend en outre un deuxième et un troisième conden- sateur C2 et C3 connectés entre la borne du premier inducteur L et la borne du deuxième, respectivement du troisième, inducteur L2 et L3. En série avec le deuxième, respectivement avec le troisième, inducteur est connecté un deuxième, respectivement un troisième, interrupteur magnétothermique IM2 et IM3, ainsi que les fusibles F2 et F3, Les interrupteurs magnétothermiques IM2 et IM3 et les fusibles F2, F3 ont comme fonction de sectionner les barres de distribution de cadre auxquelles ils sont connectés lorsque se manifeste une surcharge ou un court-circuit en aval des deuxièmes moyens SM. Les condensateurs C2 et C3 ne remplissent pas seulement avec les inductances L la fonction de filtrage indiquée ci-dessus, mais elles fournissent aussi de l'énergie, aux convertisseurs de tension CN auxquels les deuxièmes moyens SM sont connectés, lorsque se manifeste un court-circuit sur un des autres couples de barres de distribution de cadre aboutis- sant aux mêmes barres de distribution de file. Le critère à suivre pour le dimensionnemient des capa- cités C2 ou C est analogue à celui qui a été illustré pour le dimensionnement du condensateur Cl. En effet, après avoir dimensionné les inducteurs Ll L2 et L3 dans le but d'obtenir une atténuation préétablie des perturbations provoquées par les convertisseurs CN, on - établit la durée de la période d'oscillation T pendant laquelle on enregistre un transfert d'énergie du condensateur C1 aux condensateurs 62 et C3. Dans ce cas L représente l'inductance totale que l'on obtient en additionnant l'inductance présentée par les induc- teurs L1 et L2 ou L1 et L3 à l'inductance que présentent les barres de distribution de ligne, I représente le courant absorbé par le convertisseur CN auquel les moyens SM sonst connectés, tandis que la signification de V est la même que celle du cas précédent. La capacité C que doivent présenter les condensateurs C ou C3, dans le but de garantir que la diminution maxima de la tension Yp demeure dans lesdites limites préétablies, doit donc présenter la valeur C = I V oT la signification des différents V symboles coïncide avec celle qui vient d'être indiquée. Le réseau suivant l'invention présente donc toutes les qualités requises qui ont été décrites ci-dessus. En effet le dimensionnement du condensateur C1 suivant le principe énoncé ci-dessus permet d'adapter le réseau à la distance qui sépare la station d'énergie des organes du central de commutation. On a prévu en outre la présence d'éléments de filtrage, aptes à atténuer les perturbations provoquées par les convertisseurs, ainsi que d'éléments aptes à sectionner le réseau en présence de court-circuits. - REVENDICATIONS - 1. Réseau de distribution de la tension d'alimentation de systèmes de télécommunications dont les organes sont montés sur des cadres organisés suivant une pluralité de files, comprenant un couple de barres de distribution primaire l'une desquelles constitue le conducteur neutre tandis qu'à l'autre on a appliqué la tension fournie par la station d'énergie; une pluralité de couples de barres de distribution de file, en nombre égal au nombre des files de cadres à alimenter, lesquelles aboutissent aux barres de distribution primaire une pluralité de couples de barres de distribution de cadre, en nombre égal au nombre de cadres à alimenter, chacun desquels connecte un ou plusieurs convertisseurs de tension aux barres de distribution de file; réseau caractérisé par le fait que chaque couple de barres de distribution de file aboutit aux barres de distribution primaire à travers un premier moyen correspondant (PM) apte à sectionner le couple même-lorsque sur ce dernier se manifeste un court-circuit et apte en outre à fournir de l'énergie aux convertisseurs de tension (CN) de la file, pendant un intervalle de temps non inférieur au temps nécessaire pour le transfert d'énergie de ladie. station d'énergie (SE) audit premier moyen (PM), lorsque se manifeste un court-circuit sur l'un des autres couples de barres de distribution de file; caractérisé en outre par le fait que chaque couple de barres de distribution de cadre aboutit à un couple de barres de distribution de file à travers des deu- xièmes moyens (SM) aptes à atténuer les perturbations provo- quées par les convertisseurs de tension (CN), aptes en outre à sectionner le couple de barres de distribution de cadre auxquelles ils sont connectés lorsque sur ces dernières se manifeste un court-circuit et aptes aussi à fournir de l'énergie aux convertisseurs de tension (CN) auxquels ils sont connectés, pendant un intervalle de temps non inférieur au temps nécessaire pour le transfert d'énergie desdits premiers moyens (PM) à ces deuxièmes moyens (SM), lorsque se manifeste un court-circuit sur l'un des autres couples de barres de distribution de cadre aboutissant au même couple de barres de distribution de file. 2. Réseau suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits. premiers moyens (-PM) prévoient la' présence d'un premier condensateur (C1), connecté en parallèle aux barres de distribution de file, présentant une capacité telle que la demi-période d'oscillation du circuit résonant constitué par la capacité terminale de la station d'énergie (SE), par l'inductance présentée par les barres de distribution primaire, et par ce premier condensateur (C1) résulte inférieure au temps nécessaire afin que, lorsque se manifeste un court- circuit sur un des autres couples de barres de distribution de ligne, la diminution de tension, disponible entre les armatures de ce premier condensateur (C1), soit inférieure à une valeur maxima préétablie. 3. Réseau suivant les revendications 1 et 2, caracté- risé par le fait que lesdits premiers moyens prévoient aussi la présence d'un branchement électrique, dont une extrémité est connectée à la barre de distribution de ligne constituant le conducteur neutre (ne) tandis que l'autre extrémité est connec- tée à la barre de distribution de ligne (mr) traversée par le courant de retour, apte à provoquer l'ouverture d'un premier interrupteur (IK), prévu en série avec la barre de distribution de ligne à laquelle est appliquée la tension primaire (Vpl, en- réponse à une augmentation préétablie du courant qui le traverse. 4. Réseau suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'en parallèle avec ledit branchement électrique (Ri, lM1) est connectée une résistance (R2) apte à dissiper des puissances élevées. il 5. Réseau suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits deuxièmes moyens (SM) prévoient la présence d'un élément de filtrage présentant un branchement central, constitué par un premier inducteur (L 1). connecté à la barre de distribution de file constituant le conducteur neutre (ne), et deux branchements latéraux, constitués par un deuxième, respectivement par un troisième, inducteur (L2, respectivement L3) connectés à la barre de distribution de file à laquelle est appliquée la tension primaire (Vp) et présentant aussi-un deuxième et un troisième condensateur (C2 et C3) connectés entre ledit branchement central et, respectivement, lesdits branchements latéraux; caractérisé en outre par le fait que l'inductance dudit premier, dudit deuxième et dudit troisième inducteur (L1, L2, L3) présente une valeur telle qu'avec la valeur de la capacité dudit deuxième et dudit troisième condensateur (C2 et C3) elle provoque une atténuation préétablie des perturbations causées par lesdits convertisseurs de tension (CN). 6. Réseau suivant les revendications 1 et 5, caracté- risé par le fait que la capacité dudit deuxième ou dudit troisième condensateur (C2 et C3) présente une valeur telle que la demi-période d'oscillation du circuit résonnant consti- tué par ledit premier condensateur (C1) par l'inductance des barres de distribution de file, par ledit premier et par ledit deuxième (ou bien premier et troisième) inducteur (L1 et L2, ou bien L, et L 3) et par ces deuxième et troisième condensateur (C2 et C3), résulte inférieure à l'intervalle de temps pendant lequel, lorsque se manifeste un courtcircuit sur l'un des autres couples de barres de distribution de cadre aboutissant aux mêmes barres de distribution de ligne, la diminution de tension entre les armatures dudit deuxième et dudit troisième condensateurs soit inférieure à une valeur maxima préétablie. 7. Réseau suivant la revendication 5, caractérisé par le fait qu'en série avec ledit deuxième et avec ledit troi- sième inducteur (L2 et L3) est connecté un deuxième, respec- tivement un troisième interrupteur (IM2, respectivement IM3) dont l'ouverture se produit en réponse à une augmentation supérieure à une valeur préétablie du courant qui les traverse. 8. Réseau suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la structure mécanique des cadres est connectée, à travers une barre (mm) de distribution de cadre, à la barre de distribution de ligne constituant le conducteur neutre (ne).