Brevet FR2551928A1 — publié le 19850315

Z 8 Dispositif de protection contre les interruptions intermittentes des circuits basse tension d'alimentation des générateurs haute tension ou d'accessoires placés dans une zone conqtenant des mélanges inflammables. Préambule L'emploi de générateurs de haute tension continue pour 1 ' alimentation d'appareils de projection électrostatique estbien connu ainsi que le risque d'inflammation des produits de revêtement ou de leurs vapeurs par suite de la production involontaire d'arcs électriques par exemple entre l'électrode haute tension de l'appareil de projection et l'objet à revêtir, généralement relié à la terre Ce risque est d'autant plus grand que l'énergie électrostatique emmagasinée dans la capacité constituée par l'électrode haute tension, la borne de sortiedu générateur et le câble les reliant est grande Lorsque le géné15 rateur est situé loin de l'appareil de projection, par exemple à une dizaine de mètres, la plus grande partie de ladite capacité est constituée par le câble de liaison On diminue souvent le risque d'arc dû à la capacité du câble en intercalant une résistance d'amortissement entre lui et l'électrode haute ten20 sion de l'appareil de projection; si la capacité de ladite électrode est faible cette protection est suffisante Sinon, ou pour prendre aussi en compte le risque de détérioration de l'isolement du câble de liaison haute tension on place, sur le trajet du courant circulant sous haute tension, en général en25 tre la borne de terre du générateur et la terre, un détecteur de surintensité, ou un détecteur d'augmentation rapide d'intensité qui, lorsqu'il détecte une anomalie dans le courant haute tension, arrête le générateur haute tension et relie sa borne haute tension à la terre pour décharger rapidement à la 30 terre la capacité chargée sous haute tension Une autre solution proposée est de diminuer la capacité chargée sous haute tension en supprimant le câble de liaison et en accolant le générateur et l'appareil de projection Dans cette solution le risque lié à la capacité du câble haute tension disparaît mais 35 celui lié à celle de l'électrode haute tension de l'appareil de projection demeure On a proposé alors de procéder comme précédemment et de disposer entre la borne de terre du générateur haute tension et la terre, sur le trajet du courant haute tension, un détecteur d'augmentation du courant commandant l'arrêt du générateur et la mise à la terre de l'électrode haute tension La mise à la terre du générateur pouvant se faire loin de l'appareil de projection, dans une zone ne contenant pas de mélange combustible, le détecteur d'augmenta5 tion de courant haute tension est placé dans une telle zone et ne présente donc aucun risque. Problème posé Cependant d'autres risques apparaissent dans cette solution: en effet, même si l'entrée basse tension du géné10 rateur haute tension et le dispositif de mise à la terre de l'électrode haute tension sont conçus et réalisés pour ne pas présenter de risque d'arc électrique, les câbles basse tension les reliant à leurs alimentations respectives peuvent difficilement être protégés efficacement contre un tel risque 15 sans devenir raides et lourdsce qui est inacceptable lorsque l'appareil de projection est mobile et léger, par exemple lorsqu'il est porté par un mécanisme de manipulation à plusieurs degrés de liberté Il n'est, par ailleurs, pas possible de limiter l'énergie disponible dans ces câbles basse tension, 20 par exemple en les rendant intrinsèquement sûrs à l'aide de barrières Zener, car la puissance à transmettre est trop importante Cette puissance étant généralement transportée sous forme d'un courant de l'ordre de l'Ampère circulant sous quelques dizaines de volts le risque de court-circuit entre 25 les conducteurs des câbles basse tension parcourus par ces courants est facilement écarté par l'emploi de disjoncteurs à maxima d'intensité et/ou de fusibles rapides Il n'en va pas de même du risque d'interruptionsintermittentes des circuits constitués par ces câbles, par exemple par suite de la rupture 30 d'un conducteur due à la fatigue provoquée par les flexions alternées qui lui sont infligées lors de la manipulation En effet, ces interruptions intermittentes ne provoquent pas de surintensités décelables par les dispositifs cités précédemment mais elles peuvent cependant, par suite de la self35 induction et/ou de la capacité des circuits considérés, provoquer des arcs électriques susceptibles d'enflammer des mélanges inflammables. Solution proposée Elle consiste à placer sur ces circuits basse tension des détecteurs d'anomalie, en particulier de baisser brutale ou non, de courant basse tension, ces détecteurs ayant pour fonction d'arrêter la source de basse tension et éventuellement de relier entre eux les conducteurs d'un même circuit pour dissiper hors de la zone dangereuse l'énergie qui y est emmagasinée Bien entendu les détecteurs sont rendus volontairement inopérants lorsque l'on veut faire varier le courant 10 qu'ils surveillent, par exemple lors de la mise en route, le réglage ou l'arrêt de l'appareil concerné. Description d'un exemple de réalisation Fia 1 En face d'un objet à revêtir 1, mis à la terreparlaligne la, est placé un appareil de projection électrostatique 2 alimenté en haute tension continue par un générateur 3 luimême mis à la terre par la ligne 3 a et recevant l'énergie d'une alimentation 4 par la ligne basse tension 4 a Un dispositif de décharge rapide 5 de l'électrode haute tension de l'appareil de projection 4 est lui-même mis à la terre par la 20 ligne 5 a et reçoit l'énergie d'une alimentation 6 par la ligne basse tension 6 a Les alimentations basse tension 4 et 6 reçoiventelles-mômes leur énergie d'une source de tension non représentée par la ligne 7. Un premier dispositif de sécurité 10 détecte toute varia25 tion ou valeur dangereuse du cofirant haute tension dans la ligne de mise à la terre 3 a dugénérateur 3 Ce dispositif 10 réagit sur l'alimentation basse tension 4 générateur 3 par la ligne l Oa et sur l'alimentation basse tension 6 du dispositif de décharge rapide 5 par la ligne O lb de façon déjà connue. 30 Un second dispositif de sécurité 11 détecte toute variation, ou valeur, dangereuse du courant basse tension circulant dans la ligne 4 a et réagit sur l'alimentation basse tension 4 par la ligne lla. De façon analogue, un troisième dispositif 12 détecte 35 toute variation, ou valeur, dangereuse du courant basse tension circulant dans la ligne 6 a et réagit sur l'alimentation basse tension 6 par la ligne 12 a. L'objet à revêtir, l'appareil de projection, le générateur de haute tension et le dispositif de décharge rapide de l'électrode haute tension sont situés dans la zone 15 pouvant contenir des mélanges inflammables alors que les autres composants de l'installation tels que les alimentations et les dispositifs de sécurité sont situés dans la zone 16 ne contenant pas de tels mélanges, les liaisons entre ces deux groupes de composants étant effectuées par les lignes de terre 3 a et 5 a et les lignes basse tension 4 a et 6 a. 10 Fonctionnement de l'installation Si l'objet à revêtir 1 s'approche trop de l'électrode haute tension du projecteur 2 il se produit une augmentation du courant de haute tension dans la ligne 3 a qui est détectée, de façon connue en soi, par le détecteur 10 qui arrête, par 15 la ligne l Oa, l'alimentation basse tension 4 du générateur haute tension 3 et provoque, par la ligne lob, l'alimentation basse tension 6 et la ligne basse tension 6 a, la mise à la terre, grâce au dispositif 5 de l'électrode haute tension du projecteur 2 Sipar exemplepar suite de mouvements répétés de l'ensemble projecteur-générateur-dispositif de décharge, la ligne de puissance basse tension 4 a alimentant le générateur haute tension 2 et/ou la ligne de puissance basse tension 6 a alimentant le dispositif de décharge sont interrompues il se produira, par suite des mouvements; dudit ensemble, des inter25 ruptions intermittentes des circuits constitués par ces lignes 4 a et 6 a et des arcs électriques pourront jaillir à l'endroit de ces interruptions situées dans la zone dangereuse 15 Les dispositifs de sécurité 11 et 12 respectivement détecteront ces interruptions, et en particulier les baisses rapides de 30 courant correspondantes et arrêteront respectivement les alimentations basse tension 4 et 6 en provoquant si nécessaire la mise en court-circuit des conducteurs des lignes 4 a et 6 a pour dissiper, hors de la zone dangereuse 15, 1 'énergie qui peut y être emmagasinée sous forme inductive ou capacitive. 35 Détail d'une forme de réalisation d'un des dispositifs de sécurité pour les lignes de puissance basse tension Fig 2 Le générateur haute tension 3 constitué principalement d'un oscillateur classe C 3 j, d'un transformateur haute tension 3 k et d'un multiplicateur de tension 31 alimente en haute tension continue la borne 3 m par l'intermédiaire de-la résistance d'amortissement 3 n Il est relié à la terre par la ligne 3 a Un condensateur 3 p fournit les pointes de courant nécessaires au fonctionnement de l'oscillateur. L'oscillateur 3 j est alimenté en tension continue, plus ou moins pulsée par l'alimentation 4 via la ligne bifilaire 4 a L'alimentation 4 comprend principalement une source de tension continue, symbolisée ici sous forme d'une pile 4 b, un transistor balast 4 c, un condensateur 4 d, un transistor de décharge 4 e et sa résistance de protection 4 f L'alimentation comprend aussi une diode Zener 4 g et une résistance 4 h de stabilisation de l'alimentation du dispositif 11 Un fusible 15 4 i à fusion rapide protège la ligne 4 a contre les surintensités, par exemple dues à un court-circuit entre ses conducteurs Le dispositif 11 comprend un circuit de détection constitué par la résistance llb et le condensateur de liaison de la composante alternative 11 e, un filtre constitué par la 20 résistance lld et le condensateur 11 e, l'amplificateur opérationnel 11 f qui compare la tension obtenue sur le condensateur ile et la tension de référence continue donnée par le potentiomètre llg, alimenté par la résistance 4 h et la diode "Zener" 4 g Une bascule bistable 20 est à son tour actionnée par 25 l'amplificateur opérationnel 11 f et éventuellement par d'autres amplificateurs 11 h, 1 li, contrôlés par d'autres dispositifs de détection non représentés Cette bascule 20 actionne à son tour par la ligne 20 a le transistor 4 c d'alimentation de l'oscillateur 3 j et par la ligne 20 b le transistor 30 de décharge des condensateurs 3 p et 4 d ainsi que celle de la ligne 4 a Par d'autres lignes 20 c et 20 d par exemple elle agirait de même sur l'alimentation 12 du dispositif de décharge de l'électrode haute tension du projecteur 2 Une ligne de commande extérieure 20 e permet de bloquer volontairement le fonctionnement de la bascule 20 lors de variations voulues de courant dans la ligne 4 a par exemple lors des opérations de mise en marche, de réglage ou d'arrêt du générateur haute tension 3 Une ligne 20 f permet de déclencher un signal avertissant du fonctionnement du dispositif. Fonctionnement du dispositif représenté Fig 2 Lorsque le courant continu éventuellement pulsé parcou5 rant la ligne 4 a est normal, la comparaison de la tension détectée par les circuits llb, llc, lld, 11 e avec la tension continue réglée par le potentiomètre llg maintient l'amplificateur 11 f et la bascule 20 dans un état tel que l'alimentation 4 peut continuer à fournir le courant normal Si la 10 ligne 4 a vient à subir une ou des interruptions entre le dispositif 11 et le générateur 3, il se produit des baisses importantes et rapides de courant traduites par des baisses de la tension appliquée à l'amplificateur 11 f Ces baisses de tension, amplifiées par l'amplificateur, provoquent le change15 ment d'état de la bascule 20 Ce changement d'état produit à son tour l'arrêt de l'alimentation 4 grâce au blocage du transistor 4 c par la ligne 20 a et la décharge des condensateurs 3 p et 4 d ainsi que celle de la ligne 4 a grâce au déblocage du transistor 4 e Ce changement d'état peut aussi grâce aux lignes 20 c et 20 d exercer des actions similaires sur l'alimentation 12 du dispositif de décharge 5 Il actionne aussi, grâce à la ligne 20 f, un signal d'alarme Les composants des circuits électriques sont choisis de manière à assurer une réponse aussi rapide que possible tout en évitant des actions 25 intempestives liées aux parasites existant dans le circuit basse tension en fonctionnement normal Des temps de réponse de l'ordre de quelques millisecondes ont ainsi couramment été obtenus. REVENDICATIONS 1 Equipement de projection électrostatique dans lequel une partie au moins du générateur haute tension se trouve dans une zone pouvant contenir des mélanges inflammables telle que la zone de projection et est alimenté par un circuit basse tensions caractérisé en ce qu'un dispositif de détection placé sur ce circuit basse tension arrête la production du courant dans ce circuit lorsqu'il détecte une valeur anormalement basse ou une diminution anormalement rapide de ce courant. 2 Equipement de projection électrostatique selon 1, 10 caractérisé en ce que le circuit basse tension est parcouru par un courant unidirectionnel continu ou pulse. 3 Equipement de projection électrostatique selon 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au générateur de haute tension est associé un dispositif de décharge et de mise à la terre de l U'électrode 15 haute tension alimenté par un circuit basse tension et en ce que ce circuit est équipé d'un dispositif de détection analogue à celui décrit en 1. 4 Equipement de projection électrostatique selon 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le (ou les) dispositif(s) de détection d'anomalies de courant provoque(nt) la décharge hors de la zone dangereuse, de l'énergie emmagasinée dans le (ou les) circuit(s) basse tension.