Brevet FR2502857A1 — publié le 19821001

Circuit d'alimentation pour un dispositif électronique soumis à un potentiel électrique élevé. La présente invention concerne l'alimentation d'un dispositif électronique soumis à un potentiel électrique élevé par rapport au sol tel que par exemple un dispositif électronique placé au poten- tiel d'une ligne électrique à haute tension. L'alimentation d'un dispositif électronique porté au potentiel d'une ligne électrique haute tension doit se faire même en l'absence de tension sur la ligne. Elle s'obtient, de manière connue, soit à l'aide d'une batterie et d'un chargeur portés au potentiel de la ligne électrique mais alors son entretien nécessite une mise hors tension de la ligne, soit à partir du sol à l'aide d'un transforma- teur d'isolement mais le transformateur d'isolement prend des dimen- sions considérables, eu égard à la puissance de quelques watts qu'il transmet, dès que la tension de la ligne atteint plusieurs kilovolts. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients tout en permettant l'alimentation du dispositif électronique indé- pendamment de la présence ou de l'absence du potentiel électrique élevé. Elle a également pour but un circuit d'alimentation simple à mettre en oeuvre notamment en présence d'un transformateur conden- sateur de tension utilisé par ailleurs pour la surveillance du potentiel élevé. - Elle a pour objet un circuit d'alimentation pour un dispositif électronique soumis à un potentiel électrique élevé par rappport au sol comportant - un générateur placé au potentiel du sol délivrant sous la forme d'un signal à fréquence élevée l'énergie nécessaire à l'alimentation du dispositif électronique, - un premier transformateur à faible isolement comportant un enroulement primaire connecté aux bornes du générateur et un enrou- lement secondaire dont une extrémité est portée à un faible poten- tiel par rapport au sol, - un deuxième transformateur à faible isolement comportant un - 2 - enroulement secondaire connecté à l'entrée d'alimentation du dispo- sitif électronique et un enroulement primaire dont une extrémité est portée au potentiel élevé - et deux condensateurs reliant les extrémités de l'enroule- ment secondaire du premier transformateur avec celles de l'enroule- ment primaire du deuxième transformateur et assurant un isolement galvanique entre ces deux enroulements. Le secondaire du premier transformateur et le primaire du second sont avantageusement munis d'éclateurs ou de parafoudres les protégeant contre les surtensions. L'un des condensateurs peut être la colonne capacitive d'un transformateur condensateur de tension utilisé par ailleurs pour la surveillance du potentiel élevé. L'autre condensateur a alors une valeur d'au moins un ordre de grandeur plus faible afin de ne pas perturber le fonctionnement du transformateur condensateur de tension. Le générateur fonctionne avantageusement à une fréquence voi- sine de 1,5 Mhz. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront des revendications jointes et de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard de la figure unique du dessin qui représente le schéma électrique d'un circuit d'alimentation conforme à l'invention destiné à un réducteur de courant haute tension. On distingue sur la figure une ligne haute tension 1 avec un dispositif électronique de mesure de courant 2 et un transformateur condensateur de tension classique consistant en un diviseur de tension capacitif avec sa capacité de base 3 et sa colonne capacitive 4 connectées en série entre la ligne haute tension 1 et le sol, et en un circuit à moyenne ou basse tension raccordé à la capacité de base 3 et formé d'une inductance 6 et d'un transforma- teur intermédiaire 5. Ce dernier circuit à moyenne ou basse tension est accordé sur la fréquence nominale de l'onde haute tension parcourant la ligne 1. L'alimentation du dispositif électronique de mesure de courant 2 qui est soumis au potentiel élevé de la ligne 1 - 3 - est fournie par un générateur à fréquence élevée 7 situé au potentiel du sol. Le signal de ce générateur 7 est transmis au dispositif électronique de mesure de courant 2 par l'in- termédiaire d'un premier transformateur haute fréquence 8 à faible isolement mis au potentiel de la terre par une première extrémité 9 de son enroulement secondaire et connecté par les extrémités de son enroulement primaire aux bornes du générateur 7, d'un deuxième transformateur haute fréquence 10 mis au potentiel de la ligne 1 par une première extrémité 11 de son enroulement primaire et connecté par les extrémités de son enroulement secondaire à l'entrée d'alimentation du dispositif électronique de mesure de courant, et d'un circuit assurant l'isolement galvanique et le couplage haute fréquence de l'enroulement secondaire du premier transformateur haute fréquence 8 et de l'enroulement primaire du deuxième transfor- mateur haute fréquence 10. Ce circuit de couplage comporte d'une part la colonne capacitive 4, et sa capacité de base 3 qui relient les premières extrémités 9 et 11 de l'enroulement secondaire du pre- mier transformateur haute fréquence 8 et de l'enroulement primaire du deuxième transformateur haute fréquence 10 et, d'autre part une capacité 12 et une self inductance ajustable 13 connectées en série entre les deuxièmes extrémités 14 et 15 de l'enroulement secondaire du premier transformateur haute fréquence 8 et de l'enroulement pri- maire du deuxième transformateur haute fréquence 10. La self induc- tance ajustable 13 est réglée de manière à rendre le circuit de couplage résonnant sous forme série à la fréquence de travail du générateur 7. Les transformateurs haute fréquence 8 et 10 qui ont tout au plus à assurer un isolement de faible tension sont faciles à réali- ser. Ceux-ci sont pas exemple des transformateurs à large bande à noyau en ferrite. La colonne capacitive assure déjà l'isolement galvanique au sein du transformateur condensateur de tension et son utilisation dans le circuit d'alimentation ne lui apporte pas de contrainte supplémentaire. Le condensateur 12 doit supporter les mêmes - 4 - contraintes de tension que la colonne capacitive 4. Sa constitution est analogue à celle de la colonne capacitive mais la valeur de sa capacité est au moins un ordre de grandeur plus faible de manière à ne pas perturber le fonctionnement de la colonne capacitive 4 dans le diviseur de tension. Les transformateurs haute fréquence 8 et 10 sont munis d'écla- teurs ou de parafoudres 16 et 17 qui les protègent contre les surtensions dues aux ondes de tension à front raide qui affectent la ligne notamment lors des mises sous et hors tension. Le générateur 7 est avantageusement un émetteur de quelques watts fonctionnant à la fréquence de 1,5 Mhz. Pour la conception du circuit d'alimentation, on peut également uti- liser un condensateur spécial à la place de la colonne capacitive 4 ou encore utiliser un condensateur appartenant à un coupleur capaci- tif utilisé pour des télétransmissions sur la ligne haute tension 1. Bien évidemment la fréquence de travail du générateur 7 est choisie dans une zone éloignée de celles des télétransmissions. On peut, sans sortir du cadre de la présente invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. -5 - REVENDICATIONS 1/ Circuit d'alimentation pour un dispositif électronique (2) soumis à un potentiel électrique élevé par rapport au sol caractérisé en ce qu'il comporte - un générateur (7) placé au potentiel du sol délivrant sous la forme d'un signal à fréquence élevée l'énergie nécessaire à l'alimentation du dispositif électronique (2), - un premier transformateur à faible isolement (8), comportant un enroulement primaire connecté aux bornes du générateur (7) et un enroulement secondaire dont une extrémité (9) est portée à un faible potentiel par rapport au sol, - un deuxième transformateur à faible isolement (10) comportant un enroulement secondaire connecté à l'entrée d'alimentation du dispo- sitif électronique (2) et un enroulement primaire dont une extrémité (11) est portée au potentiel élevé - et un circuit assurant le couplage, à la fréquence du générateur (7) entre l'enroulement secondaire du premier transforma- teur (8) et l'enroulement primaire du deuxième transformateur (10) et comportant deux condensateurs (4, 12) intercalés entre les extré- mités de ces enroulements dont ils assurent l'isolement galvanique. 2/ Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit assurant le couplage comporte en outre une self inductance ajustable (13) intercalée en série à la suite de l'un des condensa- teurs (12) et réglée de manière à faire résonner à la fréquence du générateur (7) la boucle formée de l'enroulement secondaire du premier transformateur à faible isolement (8), de l'enroulement pri- maire du deuxième transformateur à faible isolement (10) et des élé- ments du circuit de couplage. 3/ Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le secon- daire du premier transformateur (8) et le primaire du second trans- formateur (10) sont équipés de parafoudres (16, 17) les protégeant contre les surtensions. 4/ Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le secon- daire du premier transformateurs (8) et le primaire du second trans- - 6- formateur (10) sont équipés d'éclateurs (16, 17) les protégeant contre les surtensions. / Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le géné- rateur (7) fonctionne à une fréquence de l'ordre de 1,5 Mhz. 6/ Circuit selon la revendication 1 pour l'alimentation d'un dispo- sitif électronique (2) soumis à un potentiel élevé et placé au voi- sinage d'un transformateur condensateur de tension utilisé par ailleurs pour la surveillance du potentiel élevé caractérisé en ce que l'un (4) des condensateurs appartient au transformateur conden- sateur de tension et en ce que l'autre a une valeur plus faible d'au moins un ordre de grandeur. 7/ Circuit selon la revendication 1, pour l'alimentation d'un dispo- sitif électronique (2) soumis à un potentiel élevé d'une ligne élec- trique haute tension et placé au voisinage d'un coupleur capacitif utilisé par ailleurs pour effectuer des télétransmissions sur la ligne caractérisé en ce que l'un (4) des condensateurs appartient au coupleur capacitif.