Brevet FR2500210A1 — publié le 19820820

La présente invention concerne les alimentations électriques de sécurité. Le réseau usuel de distribution d'énergie électrique comporte classiquement trois conducteurs actifs dits"de phase" et un conducteur dit neutre, plus un conducteur de terre, le conducteur neutre étant relié à la terre au niveau du transformateur de chaque secteur. Ainsi, chez tout utilisateur, une prise de courant prévue pour alimenter un appareil monophasé comprend deux bornes reliées respectivement à l'un des conducteurs de phase et au conducteur de neutre, plus une troisième borne dite de terre destinée à être connectée à la masse de l'appareil et reliée à une masse locale. Pour éviter tout risque d'électrocution lorsqu'une personne mal isolée de la terre vient à toucher ledit conducteur de phase, on a proposé des dispositifs de sécurité comprenant un disjoncteur monté sur au moins la ligne dudit conducteur de phase, et susceptible d'interrompre au moins l'alimentation de la première borne correspondante, et d'un circuit de commande de disjoncteur. Le circuit de commande de disjoncteur a pour but de détecter les fuites de courant dépassant une valeur de seuil assez faible (inférieur à 30mA sous 220 Volts alternatifs) entre le conducteur de phase et la troisième borne de masse locale. A cette fin, ce circuit de commande est sensible à la différence de potentiel existant entre la masse locale et la terre lors du passage dudit courant, et due au fait que la résistance entre ces deux points n'est pas nulle. On a ainsi proposé des circuits de commande utilisant des dispositifs semi-conducteurs formant interrupteurs commandés, tels que des thyristors. Ces dispositifs proposés Jusqu'à présent ne travaillent, toutefois, que sur l'une des deux alternances de courant de défaut. Il en résulte que ces dispositifs ne présentent pas une sécurité complète. En effet, il est fréquent queles appareils électroniques qui sont utilisés désormais dans les domaines techniques les plus divers produisent des défauts polarisés qui risquent de ne pas être détectés par le circuit de commande sensible à l'une seulement des deux alternances. Le problème posé de réaliser des alimentations électriques présentant une bonne sécurité et donc une sensibilité suffisante au courant de défaut, quelle que soit l'alternance, et qui soient de réalisation simple et économique, est imparfaitement résolu à nos jours. La présente invention vient améliorer la situation en proposant un circuit de commande de disjoncteur formé d'un pont redresseur dont les entrées sont reliées respectivement à un point de potentiel zéro de la terre générale et à la troisième borne, de masse locale, et dont les sorties + et - alimentent le bobinage d'un relais dont le contact est branché en série de l'enroulement du disjoncteur. Selon une caractéristique de la présente invention, le contact du relais et l'enroulement du disjoncteur sont connectés entre le conducteur de phase du réseau et le conducteur de neutre. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le dispositif d'alimentation comprend, en outre, un dispositif de test permettant de contrôler le branchement correct de la ligne de terre. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif et dont la figure unique illustre le schéma de principe d'une alimentation électrique secteur à sécurité perfectionnée, conforme à la présente invention. Sur cette figure, on a schématiquement représenté en traits interrompus, d'une part, le poste d'alimentation secteur 1, d'autre part, un appareil d'utilisation 2 susceptible d'être branché sur le secteur. L'alimentation secteur monophasée représentée comporte un conducteur 3 de phase (PH), un conducteur 4 de neutre (N), et un conducteur 5 de terre (T). Ces trois conducteurs sont classiquement complétés de deux conducteurs de phase analogues aux conducteurs 3, pour former le réseau de distribution électrique arrivant chez tout usager. L'appareil d'utilisation 2 représenté sur cette figure est du type monophasé. Il comporte, par conséquent, une borne 6 reliée au conducteur de phase 3, une borne 7 reliée au conducteur de neutre 4, ainsi qu'une borne de masse locale 8. Bien entendu, la présente invention sera aisément adaptée pour tout appareil du type triphasé comportant trois bornes reliées respectivement aux trois conducteurs de phase analogues au conducteur 3 représenté. Un disjoncteur ou sectionneur 9 comporte deux contacts 91, 92 branchés respectivement en série entre le conducteur de phase 3 et le conducteur 6 de l'appareil d'utilisation, et le conducteur de neutre 4 et le conducteur 7 de l'appareil d'utilisation. Ces deux contacts 91 et 92 sont commandés à l'ouverture par l'excitation de l'enroulement 93 du sectionneur. L'excitation de cet enroulement 93 du sectionneur est réalisée par fermeture du contact 10, d'un relais 11, par l'intermédiaire duquel cet enroulement 93 est branché entre le conducteur de phase 3 et le conducteur de neutre 4, en aval des contacts 91 et 92. La fermeture du contact 10 est elle-même commandée par l'excitation du bobinage 12 du relais 11, comme il sera expliqué plus en détail dans la suite de la description. Un pont redresseur 13 possède ses deux entrées 14 et 15, respectivement reliées au conducteur de terre 5 et au conducteur de masse locale 8. Les deux sorties 16 et 17 de ce pont redresseur 13, qui correspondent respectivement aux sorties + et -, attaquent le bobinage 12 précédemment cité. Un élément 18 à conduction non linéaire, tel qu'un varistor à oxyde métallique, est monté entre les entrées 14 et 15 du pont redresseur 13. Cet élément non linéaire 18 a pour but de limiter la tension susceptible d'apparaItre entre les bornes d'entrée du pont redresseur 13, afin d'éviter l'endommagement de celui-ci. Le dispositif d'alimentation de la présente invention se compose, en outre, d'un dispositif de test comprenant deux diodes 19 et 20, dont les anodes sont respectivement reliées au conducteur arrivant aux bornes 6 et 7 de l'appareil d'utilisation, les deux cathodes de ces diodes 19 et 20 étant reliées entre elles. Les deux diodes 19 et 20 étant ainsi montées tête-beche, le point commun de ces deux cathodes est relié au conducteur arrivant sur la borne 8 de masse locale de l'appareil d'utilisation, par l'intermédiaire d'une résistance 21 et d'un bouton poussoir ou interrupteur 22. Le fonctionnement du dispositif de la présente invention va maintenant être décrit plus en détail. Dans les conditions normales d'utilisation, la borne de masse locale 8 de l'appareil d'utilisation 2, se trouve au même potentiel que le conducteur de terre 5 du poste d'alimentation secteur 1, le conducteur de phase 3 et la borne d'alimentation 6 correspondante de l'appareil d'utilisation étant correctement isolés de la masse. Par contre, dès qu'un courant s'écoule entre le conducteur de phase 3 et la borne 8 de masse locale, par exemple, lorsqu'une personne mal isolée de la terre touche ledit conducteur de phase 3, le potentiel au niveau de la borne 8 de masse locale devient différent de celui présent au niveau du conducteur de terre 5. Cette différence de potentiel présente entre le conducteur de terre 5 et la borne de masse locale 8, se trouve répercutée au niveau des entrées 14 et 15 du pont redresseur 13. Une tension continue apparaft, par conséquent, au niveau des sorties 16 et 17 du pont redresseur 13. La tension aux bornes de sortie 16 et 17 de ce pont redresseur 13, alimentant le bobinage 12 du relais 11, ferme le contact 10 , mettant sous tension l'enroulement 93 du sectionneur 9.On comprend qu'ainsi, l'ouverture des deux contacts 91 et 92 du sectionneur 9 est commandée, supprimant toute alimentation au niveau de l'appareil d'utilisation 2. Tout risque d'électrocution du manipulateur de l'appareil est donc évité. Le dispositif de test précédemment décrit a pour but de contrôler le branchement correct de la ligne de terre en déclenchant le sectionneur par fermeture de l'interrupteur 22. On comprend, en effet, que la fermeture de ce dernier applique une tension sur les entrées 14 et 15 du pont redresseur 13, par l'intermédiaire de la résistance 21, et ce dans la mesure où la ligne de terre est correctement reliée à l'entrée 14 du pont redresseur 13. Bien entendu, après un tel test, il convient de réarmer le sectionneur 9. Il en est de même après un déclenchement sur défaut et réparation le cas échéant. On comprend que les deux contacts 91 et 92 et les deux diodes 19 et 20 montées tête-bêche permettent de brancher le dispositif de la présente invention sur le poste d'alimentation secteur 1 sans qu'il soit nécessaire de se soucier de l'emplacement respectif des conducteurs de phase 3 et de neutre 4, qui ne sont pas différenciés dans les prises de courant usuelles. Le dispositif de la présente invention sera, cependant, facilement adapté pour utiliser un sectionneur 9 ne comportant qu'un seul contact , et qu'une seule diode pour le dispositif de test, en prévoyant un inverseur susceptible d'être actionné en fonction de la réponse du dispositif de test de façon à positionner de façon certaine ledit contact du sectionneur en série sur le conducteur de phase 3. Dans un mode de réalisation particulier, les différents composants utilisés dans le montage de la présente invention peuvent être les suivants - relais Il : relais de type Reed, - pont redresseur 13 : du type VM08 ou 4 diodes 1 N 4148, - varistor 18 : du type V 22 Z A3, - diode 19 et 20 : du type 1N 4004, - résistance 21 : 47000 OHMS. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation électrique avec sécurité du type comprenant au moins une première borne reliée à l'un des conducteurs de phase du réseau électrique, une seconde borne reliée au conducteur de neutre du réseau, ces deux bornes étant destinées à alimenter un appareil d'utilisation, et une troisième borne, de masse locale, destinée à être reliée à la masse de l'appareil, ainsi qu'un disjoncteur monté sur au moins la ligne dudit conducteur de phase et susceptible d'interrompre au moins l'alimentation de la première borne correspondante, et d'un circuit de commande de disjonc- teur, dispositif caractérisé par le fait que le circuit de commande de disjoncteur (9) est formé d'un pont redresseur (13) dont les entrées (14, 15) sont reliées respectivement à un point de potentiel zéro (5) de la terre générale et à la troisième borne (8), de masse locale, et par le fait que les sorties + et - (16, 17) du pont redresseur alimentent le bobinage (12) d'un relais (11) dont le contact (10) est branché en série de l'enroulement (93) du disjoncteur. 2. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit contact (10) du relais et l'enroulement (93) du disjoncteur (9) sont connectés entre le conducteur de phase (3) du réseau et le conducteur de neutre (4). 3. Dispositif d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'un élément (18) à conduction non linéaire est connecté entre les bornes d'entrées (14, 15) du pont redresseur. 4. Dispositif d'alimentation selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'élément à conduc tion non linéaire est formé d'une résistance non linéaire (18), telle qu'un varistor à oxyde métallique. 5. Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait ou'il comporte, en outre, un dispositif de test formé d'un interrupteur (22) susceptible de relier lors de sa fermeture, le conducteur de phase (3) et l'une des entrées (15) du pont redresseur (13) afin de contrôler le branchement correct de la ligne de terre (5). 6. Dispositif d'alimentation selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'interrupteur (22) du dispositif de test est branché en série d'une résistance (21), cet ensemble étant relié, d'une part, au conducteur correspondant à la troisième borne de masse locale, d'autre part, au point commun de deux diodes (19, 20) montées tte-bêche entre le conducteur de phase (3) et le conducteur de neutre (4).