Brevet FR2530864A1 — publié le 19840127

L'invention concerne un procédé pour retarder le fonctionnement d'un interrupteur automatique de terre à dispositif différentiel, désigné dans la suite du texte par interrupteur diffêrentiel, avec un transformateur totalisateur, dont les enroulements primaires font partie des lignes de courant à surveiller et aux bornes du secondaire duquel est raccordé un déclencheur à relachementn ainsi qu un interrupteur différentiel sur lequel un tel procédé est réalisé. Pour assurer la sélectivité dite "verticale" de disjoncteurs différentiels placés en série dans une installation électrique, il est demandé à l'appareil placé en amont de répondre au moins à deux conditions 1. Son courant nominal de déclenchement différentiel doit être au moins égal au double de celui de chacun des disjoncteurs placés en aval. 2. Lorsque l'appareil amont ainsi qu un appareil aval sont parcourus en meme temps par le meme courant de défaut supérieur aux seuils de fonctionnement différentiel réciproques, le temps de fonctionnement du disjoncteur amont doit être dans tous les cas supérieur au temps de réponse du disjoncteur aval. Pour satisfaire à ces conditions, le disjoncteur amont doit donc être équipé d'un dispositif différentiel à fonctionnement retardé. Un dispositif différentiel de ce typeS connu, utilise par exemple un principe dit a "accumulation d'énergiel'. Dàs que le transformateur tore tota- lisateur est magnétisé par un courant de défaut suffisant, un condensateur placé dans le circuit de l'enroulement secondaire est chargé jusqu'à une valeur de tension choisie, et lorsque cette tension est atteinte, un composant ou un système de commutation électronique décharge brusquement ledit condensateur dans la bobine du déclencheur actionnant la serrure du disjoncteur. Le temps mis pour atteindre la valeur de tension choisie correspond au temps de réponse souhaité et nécessaire au fonctionnement du disjoncteur pour satisfaire aux conditions énoncées ci-dessus. Le dispositif faisant l'objet de la présente invention et destiné à équiper un disjoncteur amont est l'application d'un autre principe, principe qui consiste à désensibiliser magnétiquement et de façon temporaire le transformateur totalisateur alimentant le déclencheur par son secondaire. Un moyen connu de désensibilisation est de superposer dans le circuit magnétique du transformateur un champ continu ou un champ continu pulsé au champ alternatif d'excitation initial correspondant à un courant de défaut. I1 suffit que ce champ continu ou ce champ continu pulsé soit une fonction du temps, sa valeur finale à la fin d'une durée déterminée par les caractéristiques du circuit étant nulle, pour obtenir la désensibilisation tempo raire souhaitée. Pour obtenir conformément au procédé suivant l'invention un flux magnétique temporairement inférieur au niveau correspondant au fonctionnement du déclencheur, un enroulement tertiaire est placé sur le transformateur totalisateur, cet enroulement se trouvant, à l'apparition d'un courant de défaut, temporairement court-circuité à travers un redresseur. Ce redresseur empêche un court-circuitage total par rapport au courant alternatif primaire de défaut mais donne toutefois lieu à une désensibilisation suffisante du transformateur totalisateur en réduisant la tension induite dans l'enroulement secondaire alimentant le déclencheur. Pour un tel interrupteur différentiel, la décroissance asymptatique de la composante continue du flux magnétique vers zéro pendant la période de retardement peut facilement être obtenue en branchant dans le circuit de court-circuitage au moins un condensateur placé en série avec le redresseur. Une autre disposition en vue d'une réalisation avantageuse de l'interrupteur différentiel conforme à l'invention consiste à placer en parallèle sur le condensateur une résistance ohmique de décharge, déterminée de façon à ce que son effet soit négligeable pendant la période de retardement, mais que malgré tout le condensateur se décharge dans un temps convenable, afin de pouvoir assurer à nouveau le retardement du fonctionnement à l'apparition rapprochée d'un nouveau courant de défaut. Une autre disposition en vue d'une réalisation avantageuse de l'invention consiste à raccorder aux bornes de sortie de l'enroulement tertiaire un condensateur supplémentaire de faible capacité pour étouffer les harmoniques de courant. On évite ainsi d'influencer le temps de retardement par la présence de certains harmoniques qui risqueraient autrement de compromettre la sélectivité. Une disposition particulière pour une réalisation avantageuse de l'in Invention, consiste à prévoir pour le transformateur totalisateur un circuit magnétique principal et un circuit magnétique auxiliaire, couplés électro- magnétiquement par l'intermédiaire de l'interconnexion d'enroulements de liaison le circuit magnétique principal portant l'enroulement primaire et le circuit magnétique auxiliaire l'enroulement secondaire et l'enroulement tertiaire.Un tel transformateur totalisateur peut être réalisé à partir d'un transformateur de courant avec trois enroulements de réalisation économique raccordé à l'enroulement secondaire d'un transformateur de sommation usuel ne comportant que deux enroulements et permet d'éviter l'utilisation d'un transformateur totalisateur unique, complexe et particulièrement cher avec un enroulement tertiaire supplémentaire. Une explication plus-précise est donnée ci-apràs à l'aide de deux exemples. Sont figurés ; Figure 1 - Un circuit de retardement d'un disjoncteur différentiel avec un transformateur totalisateur ne comportant qutun seul circuit magnétique Figure 2 - Le même circuit avec un transformateur totalisateur com portant un circuit magnétique principal et un circuit magnétique auxiliaire accouplés électromagnétiquement,et, Figure 3a-3d des diagrammes montrant les allures dans le temps des courbes de courant et de tension dans les enroulements tertiaire et secondaire. Dans les deux figures de schémas, on désigne par 1, 2, 3, N les conducteurs de phases et du neutre d'un interrupteur différentiel, dont les contacts mobiles (4) sont actionnés ensemble par la serrure (5), pouvant etre déverrouillée par un déclencheur électromagnétique (6) Le déclencheur (6) comporte un système polarisé avec un circuit magnétique de maintien (non figurE) qui, suivant une disposition connue, porte un enroulement dont les bornes sont désignées par (7) et (8) et qui parcouru par un courant, produit un effet magnétique antagoniste à l'effet de maintien provoquant le relS- chement. Les lignes de courant I, 2, 3 et N passent par les enroulements primaires du tore magnétique (9) d'un transfç > rmateur totalisateur (10). Suivant l'exemple d'exécution de la Figure 1, le circuit magnétique (9) porte par ailleurs l'enroulement secondaire (11) dont les sorties sont raccordées aux bornes (7) et (8) du déclencheur à relachement (6). D'autre part le circuit magnétique (9) du transformateur totalisateur (10) porte un enroulement tertiaire (12), auquel est raccordE le circuit retardateur désigné dans son ensemble par (13). Le circuit de temporisation (13) se compose pour l'essentiel d'un branchement en serve d'un redresseur (14) et dgun condensateur (î5), auquel est raccorde en parallèle une résistance de décharge (16). En amont du redresseur (14), sur les bornes de sortie de l'enroulement tertiaire (12) est branché par allleurs un condensateur (17) qui, comparé au condensateur (15), possède une capacité nettement plus faible. Le fonctionnement du circuit représenté s'explique de la façon suivante: en ce qui concerne la magnétisation du tore magnétique (9), on peut appliquer pour le passage du flux la loi qui, sous forme vectorielle, s'exprime comme suit b 3 ) i > e = 9 1pWp + ItWt + tut où e représente la force magnétomotrice, I le, courant et W le nombre de spires et les indices p, s et t se rapportant aux enroulements primaire, secondaire et tertiaire. Pour faciliter la compréhension, il peut être admis que chaque vecteur représente le terme fondamental des différentes composantes de la force magnétomotrice qui sont produites dans le circuit magnétique. La composante de terme ItWt est créée par le courant circulant dans l'enroulement tertiaire, qui est un courant continu pulsé, et dont l'amplitude du fait de l'effet dégressif de court-circuitage du condensateur tel5), change de la valeur Ito TJt à une valeur I't Wt I O dans un temps déterminé par les valeurs des composants (14), (15), (16) et (17) du circuit de temporisation, le circuit principal étant traversé dans une ou deux de ses par phases 1, 2 et 3 lun courant de défaut d'une valeur donnée.Ceci a comme conséquence que le champ magnétique qui détermine le flux magnétique, c.-a-d. l'induction dans le circuit magnétique (9), croit pendant la durée de charge du condensateur d'une valeur 9S # O à une valeur 5 > En conséquence la tension Us aux bornes de secorrdaire croit également, cette tension représentant la tension d'alimentation du déclencheur (6), d'une valeur Uso à une valeur U's pour laquelle se produit le fonctionnement du déclencheur provoquant le déverrouillage de la serrure ; où U50 C c U's La Fig. 3 donne les allures des courbes de tension et de courant à partir de l'instant zéro d'apparition du courant de défaut, jusqu'à l'instant t, auquel le déclencheur fonctionne. Sont représentés : en (a) l'allure du courant dans l'enroulement tertiaire, en (b) l'allure de la tension aux bornes du tertiaire, en (c) allure du courant dans le secondaire et en (d) allure de la tension aux bornes du secondaire. Les courbes représentées à droite montrent à une échelle agrandie l'allure caractéristique dans l'espace d'une période. Dans ltexemple représenté suivant Fig. 2, le transformateur totalisateur (10) comporte en dehors du circuit magnétique principal (9), en plus un circuit magnétique auxiliaire (18), où le circuit magnétique principal (9) porte à la place de l'enroulement secondaire (12) un enroulement de liaison (19) qui est relié directement à l'enroulement de liaison (20) sur le circuit magnétique secondaire (18), couplant ainsi électromagnétiquement les deux circuits magnétiques (9) (18). L'enroulement secondaire ( et l'enroule- ment tertiaire (12) sont dans ce cas placés sur le circuit magnétique secondalre (18) 9 ainsi le circuit magnétique principal (9) ne comporte plus endehors des enroulements des conducteurs de phases 1, 2, 3 et du neutre N qu'un seul enroulement, c.-à-d. l'enroulement de liaison (19). La partie du transformateur totalisateur (10) qui comporte le circuit magnétique principal correspond ainsi à un transformateur totalisateur usuel dont l'enroulement secondaire dans le branchement suivant Fig. 2 est utilisé comme enroulement de liaison. Le fonctionnement de la disposition suivant Fig. 2 est la même que suivant Fig. 1 REVENDICATIONS 1. - Procédé pour retarder le fonctionnement d'un interrupteur automatique de terre à dispositif différentiel, désigné dans la suite du texte par interrupteur différentiel, comportant un transformateur totalisateur dont les enroulements primaires sont placés dans les lignes de courant à surveiller et au secondaire duquel est branché un déclencheur à relâchement, caractérisé par le fait que, a l'apparition d'un courant de défaut dépassant le seuil de fonctionnement, le flux magnétique dans le noyau du transformateur se trouve temporairement maintenu en-dessous du niveau au-dessus duquel on obtient le fonctionnement du déclencheur par la présence, en ce qui concerne le flux magnétique, d'une composante continue créée par un courant continu ou un courant continu pulsé. 2. Procédé suivant revendication 1, caractérisé par le fait que la composante continue du flux magnétique décroît pendant la période de retar-dement du fonctionnement de façon asymptotique de sa valeur maximum à zéro. 3. - Interrupteur différentiel sur lequel le procédé suivant revendication 1 se trouve appliqué, caractérisé par le fait que le transformateur totalisateur (10) comporte un enroulement tertiaire (12) qui esttemporaire- ment court-circuité à travers un redresseur (14). 4. - Interrupteur différentiel suivant revendication 3 avec application du procédé suivant revendication 2, caractérisé par le fait que le court-circuitage se fait à travers au moins un condensateur (15), branché en série avec le redresseur (14). 5. - Interrupteur différentiel suivant revendication 4; caractérisé par le fait qu'une résistance de décharge (16) est branchée en parallele avec le condensateur (15). 6. Interrupteur différentiel suivant revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que, pour éliminer les harmoniques de courant, un condensateur (17) de faible capacité est branché aux bornes de sortie de l'enroulement tertiaire. 7. - Interrupteur différentiel suivant revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que le transformateur totalisateur (10) se compose d'un circuit magnétique principal (9) et d'un circuit magnétique auxiliaire (18), couplés électromagnétiquement par l'intermédiaire des enroulements de liaison (19) (20), raccordés entre eux, le circuit magnétique principal (9) recevant les enroulements primaires placés dans les lignes de courant 1, 2, 3, N et le circuit magnétique auxiliaire (18) recevant l'enroulement secondaire (11) et l'enroulement tertiaire (12).