Brevet FR2487596A1 — publié le 19820129

Dispositif de Protection contre les Surtensions. L'invention a pour objet un dispositif de protection contre les surtensions. Le dispositif suivant l'invention a pour objet l'isolement de la ligne électrique porteuse d'une surtension intempestive, par rapport à l'appareillage ou l'installation qu'elle est normalement destinée à alimenter. Le principe de fonctionnement de ce dispositif est de provoquer l'apparition brutale d'un courant de court-circuit entre un dispositif disjoncteur (fusible ou autre) placé à l'entrée de la ligne, et l'appareillage à protéger. Ce principe est déjà utilisé par l'emploi de montages éclateurs ou varistances dont le seuil de déclenchement est souvent trop élevé pour protéger efficacement les circuits d'entrée à faible niveau ; de plus, leur réglage est aléatoire. L'originalité du dispositif proposé consiste en l'utilisation d'un triac convenablement commandé par la tension maximale voulue, afin de provoquer le court-circuit. Le principe de fonctionnement du montage, tel qu'il résulte de la lecture du schéma de la Fig. 1 consiste à provoquer le déclenchement du triac dont l'intensité qui le traverse va s'ajouter brutalement à celle normalement consommée par l'appareillage et/ou l'installation à la protection desquels il est destiné. L'augmentation brutale de l'intensité sera telle qu'elle provoquera la rupture du fusible ou du dispositif disjoncteur branché en tête du circuit. Le seuil de déclenchement des triacs est fixé par le courant de gâchette minimum propre à chacun d'eux ; aussi dans le montage proposé, un pont de résistances soit variables, soit ajustables, fixé entre la gâchette et l'anode définie A 1 sur le schéma de principe, permet d'atteindre ce courant de seuil à partir de 1,5 V. jusqu'à la tension limite d'utilisation du triac. I1 est possible dans un montage comme celui qui est représenté à la Fig. 1 de l'utiliser dans 3 plages de fonctionnement différentes en positionnant ou non les cavaliers S 1 et S 2, ceci à titre d'exemple, car suivant la protection spécifique souhaitée, un montage directement ajusté, peut être préférable, comme dans la protection de lignes téléphoniques. A titre d'exemple numérique et avec les valeurs figurées sur le schéma, on obtient un seuil de déclenchement de 200 V. environ, RV étant au minimum, et réglable à volonté au delà de ce minimum jusqu'à 300 V. environ. En mettant en place le cavalier S 1 (on court-circuite la résistance R 1), le seuil est ramené aux environs de 130 V. mini et 230 V. maxi. Si l'on positionne le cavalier 52 (court-circuit du pont de résistances), on se trouve alors dans un cas particulier d'utilisation que nous allons définir. Le branchement d'un tel montage en parallèle sur une ligne électrique quelconque apporte en théorie une charge supplémentaire au repos égale sensiblement à la valeur du pont de résistances ; ce qui, dans l'exemple décrit plus haut, n'apporte aucune perturbation à la charge normale d'utilisation d'impédence généralement infime devant la valeur du pont. Cela n'est plus le cas lorsque l'on a affaire à une transmission de signaux de niveau faible sur des lignes d'impédence élevée. En conservant un pont de résistances de faible valeur pour une telle application, la gêne résultante rendrait l'utilisation d'un tel montage impossible. Pour pallier à cet inconvénient, il a été prévu d'utiliser deux séries de diodes en montage tête-bêche, de manière à présenter en deçà du seuil de déclenchement de chaque série (0,5 V. par diode environ) une impédence très élevée. Le montage en tête-bêche des diodes est destiné à permettre le passage de courants alternatifs de fréquences diverses et ce, jusqu'à la fréquence de coupure des semi-conducteurs utilisés. Cette application du montage est particulièrement destinée à la protection de la partie des installations d'informatique raccordée au réseau des Téléaommunications par lignes spécialisées et susceptibles de subir des surtensions d'origines diverses dont la foudre par exemple, et de différentes natures. Concernant cette application particulière, il est fourni à la Fig0 2, une courbe représentant l'augmentation du courant en fonction de la tension ainsi que le point de fonctionnement du montage équipé de deux séries de 3 diodes (résistance R 3 supprimée). On remarque par exemple que si l'on veut protéger un circuit de toute tension supérieure à 8,5 V., il faut y placer un fusible de 1 Ampère. Au dessous de cette tension et au delà du seuil, les charges électriques s'écouleront à travers le triac sans rupture de ligne tout en provoquant un court-circuit, bloquant éventuellement la transmission de données pendant leur écoulement, mais ne seront pas préjudiciables au matériel. Afin de protéger efficacement les circuits d'entrée des appareillages et afin de leur éviter d'être parcourus même en parallèle sur le triac par ces courants excédentaires, il est préférable de placer le montage de sécurité entre chacun des fils d'entrée et la terre. Sur le schéma de la Fig. 1 on remarquera une lampe L 1 et une autre L 2 en parallèle sur une résistance R 3. La lampe au néon L 1 (pour un montage en 220 V. utiles) s'éclairera lorsque le fusible F 1 sera coupé, prévenant ainsi l'utilisateur de la nécessité de son remplacement ou du réenclenchement s'il s'agit d'un dispositif disjonctable. La lampe L 2 en parallèle sur la résistance R 3 visualise le point de fonctionnement du montage dès que le triac devient conducteur. Cette application particulière peut être intéressante dans le cas où l'on veut limiter le courant de court-circuit (R 3 = 220 Ohms I = 1 A) de manière à ne disjoncter que lorsque la charge d'utilisation est présente, en utilisant un fusible qui tienne compte de la somme des deux courants. Le contrôle du point de fonctionnement se fait en agissant sur GV. I1 est bien entendu possible d'imaginer une extension du montage permettant la régulation de la tension de sortie à partir du déclenchement du triac en faisant appel à des principes connus et appartenant au Domaine Public. Nous limiterons donc la description à ce qui précède tout en précisant que suivant l'application souhaitée, le montage peut être utilisé sous diverses présentations combinées ou non (lut, BT, TBT) et à différentes puissances, le principe de base étant bien défini comme décrit en tête de chapitre (lignes 1 à 15 page 1), les explications données à titre d'exemple ne pouvant en aucun cas être ni restrictives ni limitatives dans toute réalisation. R6VEJDICATIONS 1. Dispositif de protection contre les surtensions caractérisé en ce qu'il provoque la mise en conduction d'un triac à partir d'un seuil de tension entre deux pôles, déterminé à l'avance. 2. Dispositif de protection contre les surtensions suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la conduction du triac peut être exploitée soit directement pour provoquer un court-circuit entre les deux pôles, soit en dérivation à la terre ou vers tout autre dispositif annexe. 3. Dispositif de protection contre les surtensions suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil de conduction, fonction du courant de gâchette du triac, est fixé à l'aide d'un pont résistant entre la gâchette et le pôle 2, ledit pont, pouvant contenir aussi bien des résistances ajustables ou non, qu?un montage série/parallèle à diodes tête-bêche, les deux ensemble ou séparément. 4. Dispositif de protection contre les surtensions suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le temps de réponse du dispositif est directement fonction des caractéristiques du triac utilisé.