Brevet FR2489963A1 — publié le 19820312

La présente invention concerne les dispositifs d'essais diélectriques et plus particulièrement les essais de rigidité diélectriques, non destructifs. Ces essais s'effectuent sous des tensions élevées (pouvant atteindre et dépasser 10000 Volts), imposant donc des modes de disjonction efficaces (faible temps de réponse et coupure franche de la haute tension, sans surtension). Elle s'applique également aux essais de rigidité diélectrique destructifs et non destructifs, compatibles avec l'adjonction d'un calculateur et d'un mini ou micro ordinateur. En effet, l'évolution de l'instrumentation de mesure destine celleci à être interconnectée à un moyen de calcul. De ce fait, ces équipements doivent être : - programmables au niveau non limitatif des paramètres suivants amplitude de la tension d'essais, mode d'établissement de cette tension (temps de montée, de maintien et de descente, nombre de paliers), télécommande de la tension d'essais, mode et niveau de disjonction. - capables de fournir les informations nécessaires à tous matériels d'enregistrement ou de traitement logique et analogique des paramètres résultant des essais : mémorisation de la tension et du courant de claquage ou de disjonction, temps écoulé entre le début d'un essai et la détection d'un claquage, nature du claquage, vérification de la tension réelle appliquée à l'échantillon en essais. Ces paramètres ne sont pas limitatifs et peuvent être complétés par ceux nécessaires aux interconnexions avec tous matériels automatiques, ainsi qu'avec tous dispositifs de protection (personnel et matériel), tels que cages d'essais haute tension. Dans des dispositifs connus antérieurement (Brevet d'invention 2.231.011, déposé le 22 mai 1973 par la Société PRECISION MECANIQUE LABINAL) sur les principes de disjonction, seule l'amplitude de l'impulsion du courant de défaut était prise en compte. Ceci a pour inconvénient de ne pas effectuer des essais répétitifs et de détecter des claquages inexistants ou dûs à des phénomènes secondaires (ionisations, effluves, contournements...) L'un des buts de la présente invention est de supprimer ces inconvénients. A cette fin, les principes retenus sont les suivants figures 1 et 2) - comparaison de l'amplitude de l'impulsion de défaut V(id) à une tension de référence V réglable par l'utilisateur. (R) - comparaison de la durée de cette impulsion T (id) à un temps T de référence, réglable par l'utilisateur. Si l'impulsion de défaut détectée V (id) a une amplitude égale ou supérieure à la tension de référence V V(R) et une durée T(id) égale ou supé- rieure au temps de référence T(R), il y a une disjonction. Celle-ci entraîne la coupure de la source haute tension et le court-circuit des bornes d'utilisation. Ce dernier dispositif a pour but de protéger les échantillons en essais. Au moment de la disjonction, l'impédance (Z) présentée par l'ensemble source haute tension et échantillon en essais, détermine l'énergie de claquage. Celle-ci s'écrit : avec V (id) = I(id) La figure 3 est un schéma synoptique d'un dispositif d'essais selon l'invention, dont le fonctionnement est le suivant - un ensemble haute tension, composé d'une impédance (1) de limitation du courant primaire, d'un alternostat (2), d'un dispositif de coupure basse tension (3), d'un générateur haute tension alternatif et continu (4) et d'un élément "prise d'information" (5) à impédance z aux bornes duquel est prélevée l'information Vfid). - un ensemble différenciateur-redresseur double alternance rapide (6? délivrant une tensionJV id) - un comparateur analogique (7) assurant la comparaison entre la tension de référence V(R) (proportionnelle au courant de disjonction préréglé par l'utilisateur) et la tensionlV(id)lprécédemment décrite. Lorsque la relation |V(id)|#V(R) est satisfaite, l'information de détection est transmise à l'étage suivant (8). I1 est à noter qu'un inverseur (12) permet de lire sur le milliampèremètre (13) . soit le courant de disjonction préréglé par l'utilisateur soit le courant traversant l'échantillon en essais I(id). - un monostable (8) délivrant un créneau de référence, dont la durée T(R) est préréglée par l'utilisateur. - un comparateur logique (9) effectuant la comparaison T(id)-T(p, déclenchant la commande de disjonction (10) lorsque la relation suivante est satisfaite T(id) - T(R) > O (R) - une commande de disjonction assurant la lacoupure de la basse tension (3) le court-circuit des bornes d'utilisation (11). Le principe utilisé dans cet étage permet de couper la basse tension à tout moment et de la maintenir en cet état jusqu'au prochain réarmement. Ceci a l'avantage de ne pas attendre le passage à zéro des alternances basse tension (contrairement au principe retenu par le Brevet d'invention 1.520.568 déposé le 22 février 1967 par la Société PRECISION MECANIQUE LABINAL). I1 en ressort bien évidemment une disjonction instantanée, critère fondamental des essais non destructifs. Ce fonctionnement se caractérise par un état stable mémorisé, évitant ainsi toute oscillation du système de disjonction (figure 4). La présente invention s'applique à l'analyse complète des phénomènes et des résultats liés aux essais diélectriques. En effet, ces équipements utilisés comme capteurs de mesure ne pouvaient être complérnentés par des dispositifs annexes d'analyse et de calcul. Pour ce faire, il est nécessaire de les rendre programmables (BUS entrées/sorties). L'un des buts de l'invention est de pouvoir télécommander, électroniquement à distance, tous les paramètres nécessaires aux mesures (figure 5), en particulier, la commande de l'amplitude de la tension d'essais en fonction du temps d'application (figure 6). Ce dispositif se justifie pleinement lors de l'analyse de la rigidité diélectrique des matériaux et lors de tests automatiques. La tenue en tension est fonction du mode d'application de cette dernière : un choc électrique brutal n'a pas les mêmes effets qu'une tension de même amplitude appliquée progressivement à l'échantillon testé. Le vieillissement mécanique des matériaux s'accroit rapidement avec des chocs électriques, mais reste constant lorsqu'ils sont soumis à l'application progressive de tensions. Le pilotage extérieur de la haute tension est réalisé à l'aide du montage décrit ci-après (figure 7) et connecté en amont du générateur haute tension. I1 se compose de deux éléments 1 et 2, assurant pour le premier, le couplage entre la tension d'entrée et l'ensemble de commande 3 et, pour le second, le couplage entre l'ensemble de commande 3 et la tension de sortie 2. a tension d'entrée provient de l'alimentation secteur, tandis que la tension de sortie est destinée à piloter le générateur haute tension. Les éléments 1 et 2 assurent également l'isolement galvanique entre les différents étages précédemment décrits. I1 est bien évident que le fait de supprimer les éléments 1 et 2 ne modifie pas l'esprit de ladite invention. L'objet de ce dispositif est d'obtenir une tension V(s) proportion nelle d'une part, à la tension d'entrée V (e) et, d'autre part, à la tension de commande V (c) V(5) = V(e) f V (c) La tension 'I(c) résulte d'une comparaison entre la tension V(HT) (disponible en sortie du générateur haute tension) et de la tension programmée La tension V(HT) précitée, permet de contrôler à tout instant, l'égalité entre la tension demandée et la tension délivrée. L'absence de cette régulation a pour objet de modifier l'identité V(HT) = V(R) et, par conséquent, d'altérer la précision des réglages, ceci ne modifiant en rien l'esprit de l'invention. La commande de couplage 3 peut être réalisée par un ensemble à diodes, piloté par un transistor de puissance. Le choix de ces composants n'est pas impératif, ni limitatif. I1 ne se limite pas aux exemples précités mais est susceptible de toutes les variantes accessibles à l'homme de l'art (telle que l'utilisation comme moyens de commande de triacs, thyristors, circuits intégrés, amplificateurs magnétiques ou tout dispositif électromécanique). REVENDICATIONS 10) Dispositif pour essais diélectriques, non destructifs, comprenant un système électronique de disjonction sensible à l'amplitude et à la durée des impulsions de défaut, ledit système étant sensible aux variations d'énergie ( tE) desdites impulsions de défaut. 20) Programmation des dispositifs pour essais diélectriques par tous paramètres nécessaires à une utilisation à distance (tension d'essais, télécommande, mode de disjonction, sorties analogiques...). Ces paramètres sont utilisés pour gérer un BUS à double sens, compatible avec un élément de calcul (BUS IEEE, compatible avec microprocesseur par exemple). 30) Dispositif permettant la programmation de l'amplitude dans le temps de la tension d'essais (continue et alternative). 40) Revendications 1-2-3 non limitatives aux matériels pour essais diélectriques, mais applicables à tous systèmes permettant cesdits essais (diélectrimètres, ensembles automatiques de test).