Brevet FR2518288A1 — publié le 19830617

I La présente invention concerne un disposi- tif de déclenchement d'un actionneur de sûreté Elle s'applique notamment au déclenchement de tout action- neur de sûreté et aux actionneurs de sûreté qui per- mettent de déclencher une action de protection dans un réacteur nucléaire. On sait qu'un réacteur nucléaire par exem- ple, comprend un grand nombre de dispositifs qui per- mettent de contrôler son fonctionnement Ces disposi- tifs sont qualifiés d'actionneurs de sûreté En cas d'incident, ces actionneurs doivent pouvoir être dé- clenchés de façon urgente, de façon que leur action de protection puisse arrêter cet incident Dans les réac- teurs nucléaires, on mesure les valeurs d'un certain nombre de grandeurs physiques, telles que la pression, la température, le flux neutronique, etc en un certain nombre de points On compare ensuite dans dif- férents appareils les valeurs de ces grandeurs avec des valeurs de référence Ces appareils délivrent nor- malement des signaux logiques de comparaison, de va- leur non nulle, lorsque les valeurs des grandeurs phy- siques sont situées dans une fourchette de valeurs dé- finies à l'avance, correspondant au fonctionnement normal du réacteur Lorsque les grandeurs physiques sortent de cette fourchette de sécurité, ces appareils délivrent des signaux logiques de sortie, de valeurs nulles par exemple Ce sont les signaux de sortie de ces appareils qui sont appliqués à des dispositifs de déclenchement d'actionneurs de sûreté Dans certaines réalisations, ces dispositifs de déclenchement sont des dispositifs logiques de type 2/2 qui permettent de déclencher une action urgente par un signal fourni sur une sortie, ce signal présentant par exemple, l'état logique 1, lorsque deux de ses entrées reçoivent des signaux de commande dont l'état logique est O; ces signaux de commande proviennent des appareils mention- nés plus haut. On connaît des dispositifs de déclenchement d'actionneurs de sûreté comprenant des moyens de dé- clenchement constitués, par exemple, par une porte OU à sortie inversée, deux des entrées de cette porte étant reliées respectivement aux sorties de deux por- tes ET à deux entrées Ces portes reçoivent chacune, sur l'une de leurs entrées de commande un signal de commande provenant des appareils mentionnés plus haut, tandis qu'une autre entrée peut recevoir un signal de test qui permet d'imposer, à la sortie de la porte OU, un signal d'état logique 1 prédéterminé, quel que soit l'état logique des signaux de commande appliqués sur chacune des entrées de commande des deux portes ET. Ces dispositifs de type connu ont pour prin- cipal inconvénient de ne pouvoir commander que des ac- tionneurs de faible puissance Or, dans beaucoup de domaines et notamment dans les réacteurs nucléaires, les actionneurs de sûreté nécessitent une puissance assez importante, qu'il est impossible d'obtenir à l'aide de circuits logiques de type intégré sur subs- trat semi-conducteur. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et notamment de réaliser un dispo- sitif de déclenchement d'un actionneur de sûreté pré- sentant une puissance de sortie plus importante que celle qui peut être obtenue à l'aide de dispositifs comprenant des circuits intégrés. L'invention a pour objet un dispositif de déclenchement d'un actionneur de sûreté comprenant des moyans de déclenchement dont une sortie fournit un si- gnal de sortie pouvant présenter deux états logiques, l'un de ces états correspondant au déclenchement de l'actionneur, et l'autre état correspondant à l'absen- 8288 ce de déclenchement de celui-ci, des moyens de test et de commande de ces moyens de déclenchement, ces moyens de test et de commande comportant deux entrées de com- mande recevant des signaux de commande des moyens de déclenchement pour que le signal de sortie présente l'un des deux états logiques, et une entrée de test recevant un signal de test pour que ladite sortie fournisse un signal de sortie dont l'état logique cor- respond au déclenchement de l'actionneur même si les signaux de commande provoquent la fourniture d'un si- gnal de sortie correspondant à l'absence de déclenche- ment, caractérisé en ce que les moyens de test et de commande sont constitués par trois enroulements pri- maires d'un amplificateur magnétique, deux de ces en- roulements primaires recevant des courants continus correspondant aux signaux de commande, un autre de ces enroulement étant un enroulement de test recevant un courant continu correspondant au signal de test, les moyens de déclenchement étant constitués par un enrou- lement secondaire de l'amplificateur magnétique, cet enroulement secondaire étant relié à une source élec- trique de tension alternative, l'actionneur étant re- lié à cet enroulement par l'intermédiaire d'un pont redresseur. Selon une-autre caractéristique de l'inven- tion les nombres d'ampères-tours des enroulements sont choisis de manière que lorsque les nombres d'ampères- tours des enroulements primaires sont nuls, l'intensi- té moyenne du courant correspondant au signal de sor- tie appliqué au déclencheur est maximum et correspond à l'état-logique de déclenchement de l'actionneur O cette intensité étant inférieure à un seuil prédéter- miné et correspondant à l'état logique d'absence de déclenchement de l'actionneur lorsque les nombres d'ampères-tours des enroulements de commande sont tous les deux, ou l'un ou l'autre supérieurs à une valeur prédéterminée alors que le nombre d'ampères-tours de l'enroulement de test est nul, cette intensité étant maximum et correspondant à l'état logique de déclen- chement de l'actionneur lorsque les nombres d'ampères- tours des enroulements de commande étant tous les deux, ou l'un ou l'autre, supérieurs à une valeur pré- déterminée le nombre d'ampères-tours de l'enroulement de test, est supérieur à une valeur prédéterminée. Selon une autre caractéristique, le nombre de spires de l'enroulement de test est double du nom- bre de spires de chaque enroulement de commande, les intensités des courants circulant dans les enroule- ments de commande et dans l'enroulement de test étant égales lorsque les nombres d'ampères-tours de ces en- roulements sont supérieurs aux valeurs prédétermi- nées, le sens du courant dans l'enroulement de test étant opposé au sens des courants dans chaque enroule- ment de commande. Selon une autre caractéristique, la source de tension est une source de tension sinusoïdale, le pont redresseur étant un pont redresseur double alter- nance. Les caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, données en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un dispositif connu de dé- clenchement d'un actionneur de sûreté, comportant des circuits intégrés sur substrats semi-conduc- teurs; la figure 2 représente schématiquement un dispositif de déclenchement conforme à l'invention; la figure 3 est un diagramme qui représente la va- riation de l'intensité du courant moyen redressé circulant dans l'actionneur, en fonction des nombres d'ampères toursdes enroulements primaires de l'ampli- ficateur magnétique du dispositif de l'invention. La figure 1 représente schématiquement un dispositif de déclenchement d'un actionneur de sûreté, connu dans l'état de la technique et constitué par des circuits logiques de faible puissance, de type intégré sur substrat semi-conducteur Ce dispositif comprend des moyens de déclenchement, constitués par une porte O Ul dont une sortie S fournit un signal de sortie qui peut présenter deux états logiques O ou 1; l'un de ces états (l'état logique 1 par exemple) correspond au déclenchement d'un actionneur de sûreté recevant le signal fourni par la sortie S et l'autre état ( O par exemple) correspond à l'absence de déclenchement de cet actionneur Ce dispositif comprend aussi des moyens de test et de commande des moyens de déclen- chement; ces moyens de test et de commande sont cons- titués ici par les portes logiques ETI et ET 2 Ces portes comprennent des entrées El et E 2 de commande qui reçoivent respectivement des signaux de commande des moyens de déclenchement (porte OUI); ces signaux de commande proviennent des appareils décrits plus haut et qui permettent de comparer avec des valeurs de référence, les valeurs de paramètres fournies par des capteurs de mesure Les deuxièmes entrées de ces por- tes (référencées E 3) sont des entrées de test qui re- çoivent un signal de test L'état logique de ce signal de test est tel que, quels que soient les états logi- ques des signaux de commande appliqués sur les entrées El et E 2, la sortie S du dispositif fournit un signal dont l'état logique ( 1 par exemple) correspond au dé- clenchement de l'actionneur Les entrées de test des portes ET 1 et ET 2 sont des entrées inversées, tandis que la sortie de la porte OU, est une sortie inversée. La table logique ci-dessous, représente les états logiques des signaux en différents points du dispositif et permet de mieux comprendre le fonction- nement de celui-ci: El E 2 E 3 S 1 1 O O 0 1 O O 1 0 O O 0 O O 1 1 O 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 O O 1 1 Dans cette table, l'état logique O représen- te une absence d'information ou de tension, tandis que l'état logique 1 représente une présence d'information ou de tension On remarque dans cette table que lors- que l'entrée de test E 3 reçoit un signal de niveau logique O, la sortie S du dispositif reste à l'état logique O tant que les deux entrées El et E 2 de-com- mande, ou l'une au moins de ces deux entrées reçoit des signaux à l'état logique 1. Pour que le signal de la sortie S du dispo- sitif passe à l'état logique 1, correspondant au dé- clenchement d'un actionneur, il est nécessaire que les deux entrées El et E 2 reçoivent simultanément un si- gnal à l'état logique O Ce cas apparait sur les qua- trièmeet-huitième lignes de la table On voit dans ce cas, que si les deux entrées El et E 2 reçoivent un signal de commande, d'état logique 0, un signal de déclenchement, d'état logique 1 est disponible sur la sortie S du dispositif, quel que soit l'état logique 18288 du signal de test appliqué sur l'entrée de test E 3 du dispositif. Les cinquième, sixième et septième -lignes de la table montrent que dans le cas o l'entrée de test E 3 reçoit un signal de test présentant l'état logique 1, la sortie S du dispositif reste à l'état logique 1, même si les deux entrées de commande El et E 2 ou l'une au moins de ces entrées reçoit un signal qui est à l'état logique 1 Il en résulte que l'application d'un signal de test à l'état logique 1 sur l'entrée de test E 3 du dispositif, provoque l'apparition d'un signal de déclenchement d'état logique 1, sur la sortie du dis- positif, quel que soit l'état logique des signaux de commande appliqués sur les entrées El et:2. La figure 2 représente schématiquement un dispositif de déclenchement d'un actionneur de sûreté, conforme à l'invention, dont le fonctionnement répond à la table logique précédente Ce dispositif qui sera décrit plus loin en détail, comprend des moyens de déclenchement et des moyens de commande et de test de ces moyens de déclenchement; les moyens de test per- mettant, lorsqu'ils reçoivent un signal de test d'état logique prédéterminé, de commander les moyens de dé- clenchement pour que ceux-ci fournissent sur leur sor- tie un signal correspondant au déclenchement d'un ac- tionneur de sûreté Ce signal de déclenchement appa- raît même si les signaux de commande appliqués aux moyens de commande correspondent normalement à l'ab- sence de déclenchement de l'actionneur Dans ce dispo- sitif, les moyens de test et de commande ainsi que les moyens de déclenchement, sont des parties d'un ampli- ficateur magnétique constitué par deux transforma- teurs identiques Tl et T 2, toroldaux, à cycle d'hysté- résis rectangulaire Deux des enroulements primaires Pl de chacun de ces transformateurs, connectés en sé- rie forment un enroulement Pl recevant des signaux de commande sur son entrée El De même deux autres enrou- lements primaires connectés en série, de chacun de ces transformateurs forment un enroulement P 2 recevant des signaux de commande sur son entrée E 2; ces signaux correspondent à des courants I Cl, IC 2 Un troisième enroulement primaire P 3 du transformateur, est un en- roulement de test qui reçoit, sur une entrée E 3, un courant de test IC 3 correspondant au signal de test décrit plus haut Ce courant peut être fourni par une source électrique de courant, non représentée Sur cette figure, N-, N 2, y, désignent les nombres de spires des enroulements primaires de chaque transfor- mateur constituant l'amplificateur magnétique Les moyens de déclenchement sont constitués par l'enroule- ment secondaire Pl de l'amplificateur magnétique qui comprend ici les deux enroulements identiques des se- condaires des transformateurs Tl et T 2 Ei désigne sur cette figure le nombre de spires de chaque enroulement secondaire des transformateurs Tl et T 2 L'enroulement secondaire de l'amplificateur magnétique est relié à une source V de tension alternative sinusoïdale Cette source est connectée entre le point commun P des se- condaires des transformateurs Tl et T 2 et l'une des bornes d'un pont redresseur comprenant les diodes Dl, D 2, D 3, D 4, dans la diagonale duquel est branché l'ac- tionneur de sûreté représenté schématiquement en D. La référence I désigne la valeur moyenne du courant redressé, tandis que C 1 et C 2 représentent carcasses magnétiques des transformateurs Tl et T 2. Les sens des courants dans les enroulements, sont in- diqués par des flèches sur la figure Le sens du cou- rant IC 3 dans l'enroulement de test, est opposé aux sens des courants IC 1 et IC 2 dans les'-enroulements de commande. La figure 3 permet de mieux comprendre le fonctionnement du dispositif de l'invention Cette fi- gure est un diagramme de transfert qui représente les variations de la valeur moyenne du courant redressé I dans l'actionneur D, en fonction de la somme des nom- bres d'ampères-tours-Nl I Cl-N 2 IC 2-N 3 IC 3 des enroule- ments primaires de l'amplificateur magnétique (I Cl, IC 2, IC 3 étant positifs) On suppose dans un mode pré- féré de réalisation, que le nombre d'ampères-tours dans l'enroulement secondaire de l'amplificateur, qui correspond au produit du nombre Ni de spires de cet enroulement avec la valeur moyenne de l'intensité du courant redressé I dans l'actionneur D, est égal à la somme algébrique des ampères-tours des enroulements primaires On suppose d'autre part que le nombre de spires N 3 de l'enroulement de test est le double du nombre de spires de chaque enroulement de commande que N 3 = 2 N 1 = 2 N 2 Infin, les valeurs absolues des intensités des courants cont 4 nrs ICI, IC 2 TC 3 de commande et de test, circulant dans chacun des trois enroulements primaires, sont égales. En fait, les nombres d'ampères-tours sont choisis de manière que lorsque les nombres d'amperes- tours Nl I Cl, N 2 IC 2, N 3 i C 3, sont nuls (les intensités des courants ICI, IC 2 ï IC 3 étant nulles), la valeur de l'intensité du courant moyen I dans I'actionneur, c'est-à-dire en sortie S des moyens de déclenchement, est maximum Cette intensité maximum correspond à l'apparition d'un signal de déclenchement de l'action- neur, présentant l'état logique 1, tandis que les va- leurs nulles des intensités des courants ICI, IC 2, IC 3 dans chaque enroulement primaire de commande et de test, correspondent à des états logiques 0 Ce cas correspond en fait à la quatrième ligne de la table logique décrite plus haut et au déclenchement de l'ac- tionneur par les signaux de commande Le point de fonctionnement sur le diagramme de transfert de la fi- gure 3 se situe en C. La valeur de l'intensité moyenne du courant redressé I circulant dans l'actionneur D est inférieu- re à un seuil prédéterminé IS, lorsque les nombres d'ampères-tours Nl I Cl, N 2 l C 2, des enroulements de com- mande (entrées El et E 2) sont tous les deux ou l'un ou l'autre, supérieurs à une valeur prédéterminée alors que le nombre d'ampères-tours N 3 IC 3 (entrée E 3) de l'enroulement de test est nul Ce cas correspond aux trois premières lignes de la table logique décrite plus haut. L'intensité du courant IC 3 dans l'enroule- ment de test étant nulle, cela correspond à un signal de test d'état logique 0, appliqué à l'enroulement de test; les intensités des courants I Ci et IC 2 sont telles que les nombres d'ampères-tours Ni I Ci, N 2 IC 2 dans les deux enroulements de commande sont tous les deux, ou l'un ou l'autre, supérieurs à une valeur pré- déterminée, cela signifie par exemple que si seul le nombre d'ampèrestours Nl IC 1 est supérieur à la valeur prédéterminée, alors que les nombres d'ampères-tours, N 2 IC 2, N 3 IC 3 sont égaux à 0, le point de fonctionne- ment se situe en B sur le diagramme de la figure 3, l'intensité du courant I dans l'actionneur est infé- rieure au seuil IS; ce cas correspond à la troisième ligne de la table de la figure 2, l'état logique du signal sur la sortie S étant considéré comme étant l'état logique-0. Le même raisonnement pourrait être tenu pour N 2 IC 2 supérieur à une valeur prédéterminée et pour N 3 IC 3 et Nl I Cl égaux à 0, le cas correspond à la deu- xième ligne de la table logique. Si le nombre d'ampères-tours N 3 IC 3 dans 8288 l'enroulement de test est encore égal à 0, alors que les nombres d'ampères-tours Nl IC 1 et N 2 o IC 2 des en- roulements de commande sont supérieurs à une valeur preédéterminée, le point de fonctionnement se situe en A sur la figure 3 La valeur du courant moyen redressé dans i'actionneur D, est inférieure au seuil IS et ce cas correspond encore à un signal présentant l'état logique O sur la sortie S du dispositif (première li- gne de la table logique décrite plus haut). On va maintenant considérer les différents cas de fonctionnement pour lesquels le nombre d'ampè- res-tours N 3 IC 3 de l'enroulement de test, est supé- rieur à une valeur prédéterminée, le point de fonc- tionnement se situe en C, F ou G sur le diagramme de transfert Dans ce cas, la valeur du courant moyen redressé dans l'actionneur D, est maximum Cette va- leur correspond à l'application d'un état logique 1 à l'entrée de l'actionneur D Cet état logique est main- tenu quelles que soient les valeurs Nl I Cl, N 2 IC 2 des nombres d'ampères-tours das enroulements de commande. Si les nombres d'ampères-tours Nl I Cl, N 2 IC 2, sont in- férieurs à une valeur prédéterminée, les signaux ap- pliqués sur les entrées El et E 2 peuvent 9 tre considé- rés comme présentant l'état logique O; le point de fonctionnement se situe en G sur le diagramme de transfert Ce cas correspond à la huitième ligne de la table logique L'état logique du signal sur la sortie S, est 1 Si au contraire, les nombres d'ampères-tours Nl.I Cl, N 2 IC 2, sont supérieurs a une valeur prédéter- minée, les signaux appliques sur les entrées El et E 2 du dispositif sont considérés comme des signaux d'état logique 1, ce qui correspond à la septième ligne de la table logique L'état logique du signal sur la sortie S, est 1 Le point de fonctionnement est C. Enfin, si l'un ou l'autre des nombres d'am- pères-tours Nl I Cl, N 2 IC 2, est seul supérieur à la va- leur prédéterminée, c'est qu'un signal d'état logique 1 est appliqué sur l'une des entrées de commande El ou E 2 du dispositif, alors qu'un signal d'état logique O est appliqué sur l'autre entrée de commande ou réci- proquement; ce cas correspond aux cinquième et si- xième lignes de la table logique L'état logique du signal sur la sortie S, est 1 Le point de fonction- nement est F. Il résulte de ces observations, que l'appli- cation de signaux de test de niveau logique 1 prédé-_ terminé sur l'entrée de test E 3 du dispositif provo- quent la fourniture d'un signal de déclenchement d'état logique 1, sur la sortie S du dispositif, quels que soient les états logiques des signaux appliqués sur les entrées de commande de ce dispositif. Le dispositif qui vient d'être décrit permet bien de déclencher un actionneur de sûreté nécessitant - une puissance de déclenchement supérieure à celle qui peut être fournie par des circuits logiques classi- ques Il permet en outre de vérifier que, quels que soient les signaux de commande qui lui sont fournis et grâce à des signaux de test qui lui sont appliqués, que l'actionneur peut être déclenché par un signal dont l'état logique correspond à ce déclenchement En- fin, grâce à ce dispositif, les tests sont "transpa- rents" En effet, quel que soit le signal de test ap- * pliqué à l'entrée de test E 3, l'action de sécurité (déclenchement de l'actionneur) peut être mise en oeu- vre par application des signaux déclenchant cette ac- tion, -sur les entrées El, E 2. REVENDICATIONS 1 Dispositif de déclenchement d'un action- neur de sûreté, comprenant des moyens de déclenchement (Pi) dont une sortie (S) fournit un signal de sortie pouvant présenter deux états logiques, l'un de ces états correspondant au déclenchement de l'actionneur (D), et l'autre état correspondant à l'absence de dé- clenchement de celui-ci, des moyens de test et de com- mande (Pl, P 2, P 3) de ces moyens de déclenchement (Pi), ces moyens de test et de commande comportant deux entrées (El, E 2) de commande recevant des signaux de commande des moyens de déclenchement (Pi) pour que le signal de sortie présente l'un des deux états logi- ques, et une entrée de test (E 3) recevant un signal de test pour que l dite sortbe fournisse un signal de sortie dont l'état logique correspond au déclenchement de l'actionneur (D) même si les signaux de commande provoquent la fourniture d'un signal de sortie corres- pondant à l'absence de déclenchement, caractérisé en ce que les moyens de test et de commande (Pl, P 2, P 3) sont constitués par trois enroulements primaires d'un amplificateur magnétique, deux de ces enroulements primaires (P 1, P 2) recevaat des courants continus cor- respondant aux signaux de commande, un autre de ces enroulements (P 3) étant en enroulement de test rece- vant un courant continu correspondant au signal de test, les moyens de déclenchement étant constitués par un enroulement secondaire (Pi) de l'amplificateur ma- gnétique, cet enroulement secondaire étant relié à une source électrique (V) de tension alternative, l'ac- tionneur (D) étant relié à cet enroulement par l'in- termédiaire d'un pont redresseur (D 1, D 2, D 3, D 4). 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les nombres d'ampères-tours des enroulements sont choisis de manière que lorsque les nombres d'ampères-tours des enroulements primaires (Pli P 2, P 3) sont nuls, l'intensité moyenne du courant (I) correspondant au signal de sortie appliqué au dé- clencheur (D) est maximum et correspond à l'état logi- que de déclenchement de l'actionneur, cette intensité étant inférieure à un seuil prédéterminé (IS) et cor- respondant à l'état logique d'absence de déclenchement de l'actionneur, lorsque les nombres d'ampères-tours des enroulements de commande (Pl, P 2) sont tous les deux, ou l'un ou l'autre supérieurs à une valeur pré- déterminée alors que le nombre d'ampères-tours de l'enroulement de test (f 3) est nul, cette intensité étant maximum et correspondant à l'état logique de dé- clenchement de l'actionneur {D) lorsque les nombres d'ampères-tours des enroulements de commande (Pl, P 2) étant tous les deux, ou l'un ou l'autre, supérieurs à une valeur prédéterminée, le nombre d'ampères-tours de l'enroulement de test (P 3), est supérieur à une valeur prédéterminée. 3 Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que le nombre de spires (N 3) de l'en- roulement de test (P 3) est double du nombre de spires (Nl, N 2) de chaque enroulement de commande (Pl, P 2), les intensités (IC 1, IC 2, IC 3) des courants circulant dans les enroulements de commande et dans l'enroule- ment de test étant-égales lorsque les nombres d'ampè- res-tours de ces enroulements sont supérieurs aux va- leurs prédéterminées, le sens du courant (IC 3) dans l'enroulement de test étant opposé au sens des cou- rants (IC 1, IC 2) dans chaque enroulement de commande. 4 Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que le pont redresseur (Dl, D 2, D 3, D 4) étant un pont redresseur double alternance.