Brevet FR2554271A1 — publié le 19850503

IMAGE ATHERMIQUE D'UN TRANSFORMATEUR ELECTRIQUE. L'invention est relative à une image thermique pour un déclencheur ou indicateur de surcharge d'un appareil électrique, notamment d'un transformateur, comprenant un bloc métallique disposé à l'intérieur d'une enceinte calorifugée et une ou plusieurs résistances non linéaires de mesure et/ou d'indication couplées thermiquement audit bloc. Une image thermique du genre mentionné, décrite dans le brevet français NO 2.439.405, représente fidèlement l'état thermique du transformateur à protéger quel que soit le type de surcharge. On reporte ainsi les mesures de température sur cette image thermique en vue de déclencher le dispositif de protection du transformateur lorsque la température du point le plus chaud du transformateur atteint un seuil critique.Cette image thermique connue est con stituée par une enceinte calorifugée contenant une plaquette métallique portant les résistances de mesure chacune alimentée par un transformateur d'intensité associé a une phase de la ligne du transformateur. Limage thermoque comprend de plus un indicateur de surcharge consti- tué par une resistance de mesure portée par la plaquette métallique, fournissant un signal représentatif de la température de la plaquette et pilotant un dispositif de signalisation d'un dépassement d'un seuil prédéterminé de température inférieur au seuil de température de déclenchement précité. Le bon fonctionnement de l'image thermique dépend de la qualité de la liaison thermique entre les résistances de mesure ou thermistances et la plaquette métallique.A cet effet, les thermistances sont soudées à l'étain sur la plaquette métallique, cette opération nécessitant l'élimination préalabe de l'enrobage de la thermistance, tout au moins sur la face accolée à la plaquette métallique. Cette opération risque d'altérer les caractéristiques thermiques des thermistances et est longue et couteuse. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de permettre la réalisation a- l'échelle industrielle d'une image thermique parfaitement fiable. L'image thermique selon la présente invention est caractérisée en ce que ladite résistance est encastrée dans une cavité du bloc, remplie d'une résine chargée assurant un bon couplage thermique entre le bloc et la résistance. Les thermistances sont encastrées dans le bloc métallique avantageusement en aluminium par l'intermédiaire d'une résine époxy chargée de façon à obtenir une très bonne conductivité thermique. Selon un développement de l'invention, le bloc métallique est en forme de cylindre percé de trous borgnes de logement des différentes thermistances. Les trois thermistances associées auxconducteursde phase d'un transformateur triphasé sont positionnées à 1200 dans le bloc cylindrique, de façon à homogénéiser la température à l'intérieur du bloc et de simuler au mieux les échanges thermiques entre les enroulements actifs du transformateur et le diélectrique. La thermistance d'indication de surcharge est disposée au centre du bloc pour donner une indication fidèle de la température de ce bloc. Après mise en place des thermistances dans les cavités du bloc métallique, ces dernières sont remplies par la résine époxy et l'ensemble est enrobé dans une isolation thermique en polystyrène ou avantageusement par une mousse polyuréthane créant un véritable surmoulage du bloc métallique. Ce mode de réalisation de l'image thermique ne nécessite aucune reprise d'usinage des thermistances et assure une meilleure liaison mécanique entre les thermistances et le bloc métallique ainsi qu'une meilleure répartition des calories dissipées par les thermistances. Selon un autre développement de l'invention, l'image thermique est agencée pour délivrer une série d'excitations successives de la bobine du relais de déclenchement du disjoncteur lors d'un dépassement du seuil de déclenchement. Si par suite d'un gommage de l'accrochage mécanique ou pour toute autre raison le déclenchement n'est pas réalisé lors de la première excitation ce déclenchement interviendra au cours des excitations suivantes fournissant une énergie mécanique additi-onnelle. Le circuit de déclenchement comporte des réglages du temps d'application du signal de déclenchement au relais ainsi que de la fréquence des excitations successives. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivrez'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente le schéma d'une image électrique selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en perspective du bloc métallique de l'image thermique selon la fig. 1; - la figure 3 est une vue de dessus du bloc selon la fig.2; - la figure 4 est une coupe dans la ligne IV-IV de la fig.3; - la figure 5 est une vue de détail du schéma selon la fig. 1. La figure 1 correspond à la figure 1 du brevet français précité auquel on se reportera avantageusement pour de plus amples détails, seule la disposition générale étant rappelée ci-dessous. Le transformateur est alimenté par la ligne triphasée 1, 2, 3, à laquelle sont couplés trois transformateurs d'intensité 11, 12, 13, délivrant à travers des résistances série 21, 22, 23 des courants proportionnels au courant des phases correspondance à des résistances non linéaires de mesure ou thermistances 31, 32, 33. Des résistances de réglage 41, 42, 43 sont connectées en parallèle des thermistances 31, 32, 33, avec interposition de diodes 51, 52, 53. La tension développée aux bornes de chacune des thermistances 31, 32, 33 est redressée par des diodes 61, 62, 63 dont les sorties sont connectées en commun à une cellule RC de filtrage.La tension résultante sensiblement continue est appliquée à un circuit à seuil de tension 4 comprenant la bobine 5 d'un relais de déclenchement du disjoncteur de protection du transformateur. L'indicateur de surcharge comprend, connectées en série, une résistance 8 et une thermistance 9, l'ensemble étant alimenté en tension sensiblement continue au moyen de trois diodes 71, 72, 73 et d'un condensateur de filtrage 10 à partir de la tension alternative disponible au secondaire de chacun des transformateurs d'intensité 11, 12, 13. A la thermistance 9 est relié un circuit à seuil 24 commandant lorsque le seuil prédéterminé est dépassé par l'intermédiaire d'un triac 25 un dispositif de signalisation 26 alimenté par une source U et constitué dans le présent exemple par un moteur entrainant une aiguille indicatrice. Selon la présente invention, les thermistances 9, 31, 32,33 sont logées dans des cavités 80, 82, 84, 86 ménagées dans un bloc métallique cylindrique 6. Les thermistances 9, 31, 32, 33 sont logées dans des cavités 80-86 en forme de trous borgnes, les fils de connexion 88 sortant par l'extre- mité ouverte du trou. Le diamètre des trous est suffisant pour une insertion facile des thermistances, ces dernières étant disposées sensiblement au milieu du bloc 6. La thermistance 9 d'indication de surcharge est logée au centre du bloc 6 dans une cavité 80 s'étendant suivant l'axe du cylindre, tandis que les trois thermistances 31, 32, 33 sont disposées suivant des rayons faisant entre eux un angle de 120 . On obtient ainsi une disposition symétrique et homogène représentant fidèlement l'état thermique du transformateur protégé. Après mise en place des thermistances 9, 31, 32, 33, les cavités 80-86 sont remplies d'une résine époxy chargée enrobant les thermistances et les fils ou pattes de connexion 88. La charge de la résine peut etre métallique pour assurer une bonne liaison thermique entre thermistances et le bloc 6, et après durcissement de la résine l'ensemble est enrobé dans une masse calorifugeante notamment en polystyrène ou en mousse polyuréthane. Le bloc métallique peut comporter des échancrures 90 disposées symétriquement entre les cavités 52, 84, 86 pour adapter les caractéristiques de l'image thermique à celles du transformateur protégé. Il est inutile de décrire le fonctionnement de cette image thermique qui est exactement le même que celui décrit dans le brevet français précité, et il suffit de rappeler que la disposition à 1200 des thermistances de phase réalise une bonne répartition et une homogénéisation de la température à l'intérieur du bloc 6. Cette température est fidèlement reproduite par la thermistance d'indication 9, l'ensemble étant particulièrement simple et facile à réaliser. En se reportant plus particulièrement à la figure 5, qui représente une variante de réalisation selon l'invention, du circuit de déclenchement 4 de la fig. 1, on voit que la tension aux bornes du condensateur C est appliquée à une diode Zener Z connectée en série de résistances de polarisation R1 R2. La bobine de déclenchement 5 est connectée en série d'un transistor T1 piloté par la diode Zener Z, de manière à devenir conducteur lorsque la tension dépasse le seuil de la diode Zener Z. Le collecteur du transistor T1 est relié à la base d'un transistor T2 par un circuit R 3C3 ayant une constante de temps prédéterminée.Le collecteur du transistor T2 est relié à la base du transistor T1, l'ensemble étant agencé de telle manière que la durée de l'excitation appliquée à la bobine de déclenchement 5 est déterminée par la constante de temps R3C3, la période entre les excitations successives étant fixée essentiellement par le temps de charge de la capacité C. La bobine 5 du relais est de ce fait excitée à intervalles réguliers avec une énergie toujours constante permettant d'appliquer des chocs successifs de décollage de l'armature du relais. Il est inutile de décrire plus en détail le circuit 4 d'excitation successive selon la figure 5, qui est bien connu des spécialistes et qui pourrait être remplacé par tout autre système opérant sans sortir du cadre de la présente invention. La sécurité au déclenchement est ainsi accrue et l'ensemble permet de réaliser un système fiable et fidèle. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement représenté. REVENDICATIONS 1. Image thermique pour un déclencheur ou indicateur de surcharge d'un appareil électrique, notamment d'un transformateur, comprenant un bloc métallique (6) disposé à l'intérieur d'une enceinte calorifugee et une ou plusieurs résistances non linéaires de mesure (31, 32, 33) et/ou d'indication (9) couplées thermiquement audit bloc (6), caractérisée par le fait que ladite résistance (9, 31, 32, 33) est encastrée dans une cavité (80-86) du bloc remplie d'une résine chargée assurant un bon couplage thermique entre le bloc et la résistance. 2. Image thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite cavité (80-86) est constituée par un trou borgne ménagé dans le bloc (6). 3. Image thermique comprenant des résistances de mesure (31, 32, 33), chacune associée à l'une des phases du transformateur et parcourue par un courant représentatif du courant de phase, caractérisée en ce que lesdites résistances de mesure (31, 32, 33) sont réparties régulièrement dans ledit bloc (6) pour réaliser un échauffement homogène du bloc, représentatif de l'échauffement du transformateur. 4. Image thermique selon la revendication 3, caractérisée en ce que la forme générale du bloc (6) est cylindrique et que lesdites résistances (31, 32, 33) sont disposées suivant des rayons à écartement angulaire régulier. 5. Image thermique selon la revendication 3 ou 4, ayant une résistance (9) d'indication de surcharge, caractérisée en ce que la cavité (80) de logement de la résistance (9) d'indication est disposée à égale distance de l'ensemble des résistances (31, 32, 33) de mesure, notamment sur l'axe du bloc cylindrique (6). 6. Image thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la tension aux bornes des résistances (31, 32, 33) de mesure est transmise par un circuit (4) de déclenchement à une bobine (5) de déclenchement d'un disjoncteur de protection du transformateur lors d'un dépassement d'un seuil prédéterminé, caractérisée en ce que ledit circuit (4) de déclenchement est agencé pour engendrer des impulsions successives d'excitation de la bobine (5) pendant la durée de dépassement dudit seuil. 7. Image thermique selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit circuit de déclenchement comporte un commutateur (T1) et un circuit de commande du commutateur à constante de temps (R3C3) correspondant à la durée de chaque excitation de la bobine. 8. Image thermique selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le circuit (4) de déclenchement est associé à une capacité (C) alimentée par ladite tension aux bornes des résistances et agencée pour déterminer la période des excitations successives. 9. Image thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit bloc (6) est enrobé d'une masse de mousse polyuréthane.