Brevet FR2548841A1 — publié le 19850111

DECLENCHEUR ELECTRONIQUE POUR DISJONCTEUR DIFFERENTIEL EQUIPE D'UN INDICATEUR DE DECLENCHENENT L'invention est relative a un deelencheur électronique d'un disjoncteur differentiel de protection d'un reseau ou d'une installation à courant alternatif, comprenant :: - un premier système de commande à propre courant pour la protection contre les courants de surcharge et da court-circuits, constitue par un circuit de declenchement temporise, notamment à long retard ,R et à court retard CR, et/ou un circuit de declenchement instantane INST; - un deuxieme système de commande a propre courant pour la protection contre les defauts à la terre, comportant un circuit de déclenchement differentiel equipe d'un détecteur DDR de courant differentiel résiduel ; - un relais actionne par l'un des systèmes de commande pour assurer le declenchement du mécanisme et l'ouverture des contacts du disjonc- teur lors de la detection d'un défaut ;; - un organe statique de commutation pour l'excitation de la bobine de commande du relais ; - et un circuit d'alarme forme par un indicateur relié par des conducteurs aux différentes sorties A, B, C et D des circuits de declenchement des deux systemes de commande pour signaler à l'utilisateur la nature du déclenchement du disjoncteur Un declencheur connu du genre mentionne est deerit dans le brevet français n 2 479 556 dans lequel l'excitation du relais s'opere par l'intermediaire d'un organe statique en parallèle, pilote par les circuits de déclenchement a long retard, à court retard et differen tiel des deux systemes de commande a propre courant.La sortie de chaque circuit de declenchement est relia à un indicateur spécifique qui signale la nature du déclenchement. Selon le brevet français N 2.501.929, le relais de déclenchement est excité sélectivement par l'intermédiaire de deux thyristors distincts, l'un étant piloté par les circuits de déclenchement à long retard et à court retard du premier système, et l'autre étant rendu conducteur par le circuit de déclenchement différentiel du deuxième système. Le deuxième système de commande pour la protection contre les courants de fuite à la terre de ces dispositifs de l'art antérieur presente une structure complexe qui rallonge le temps de declenchement du disjoncteur et necessite une energie de declenchement importante. Il en resulte une augmentation du volume du transformateur differentiel qui n'est pas compatible avec l'encombrement reduit du disjoncteur de forme compacte. La presente invention a pour but de remédier ces inconvénients et de permettre la realisation d'un disjoncteur de bas calibre à declencheur electronique simple et bon marche, equipe d'un indicateur de declenchement selectif. Le déclencheur selon 11invention est caractérisE en ce que statique de commutation est pilote par l'un quelconque des circuits de déclenchement temporise LR, CR ou instantane INST du premier système de commande, et que le deuxième systeme de commande est agence pour appliquer directement le signal de declenchement differentiel aux bornes du relais. L'absence de thyristor intermédiaire pour l'excitation du relais lors d'un déclenchement différentiel permet d'envoyer la totalité du signal de declenchement du deuxième système à propre courant dans la bobine de commande du relais du type polarise 8 grande sensibilite. L'organe statique de commutation pilote par le premier système est connecte en série avec le relais, et est bloque durant le declenchement diffe- rentiel. L'affichage du defaut différentiel dans l'indicateur de declenchement s'effectue au moyen d'un conducteur de liaison avantageusement connecté un point commun de raccordement avec l'une des bornes de la bobine du relais. On remarque alors que la variation de tension engendre aux bornes du relais lors d'un declenchement commande par le premier sys teme est susceptible d'afficher un alarme différentielle erronée. Pour eviter ce fonctionnement defectueux de l'indicateur, un circuit logique de priorité est insére electriquement dans la voie V3 de signalisation de declenchement differentiel pour interdire le fonctionnement de l'organe de visualisation de la voie V3 en presence d'un si gnal de déclenchement delivre par le premier système de commande à l'organe statique de commutation. Un circuit d'inhibition forme par une bascule monostable est destine envoyer un ordre de blocage d'une duree prédéterminée au circuit logique de priorite en cas d'un déclenchement à long retard, à court retard ou instantané signale sur d'autres voies V1, V2 de l'indicateur. Chaque voie V1, V2, V3 de signalisation de l'indicateur comporte un circuit d'entree de mise en forme, un circuit à memoire, notamment une bascule bis table, susceptible de mémoriser le defaut, et un organe de visualisation. Dans le cas où les organes de visualisation sont constitues par des diodes electroluminescentes, l'indicateur est associe à une alimentation auxiliaire par l'intermediaire d'un commutateur ou contact inverseur actionné par le mecanisme entre deux positions stables définies par deux plots F, O correspondant respectivement à la fermeture et à l'ouverture du disjoncteur. Le passage du commutateur du pre- mier plot O vers le deuxieme plot conjugue F lors du reenclenchement du disjoncteur provoque automatiquement la remise à zero de tous les circuits à mémoire des voies V1, V2, V3. L'allumage des diodes électroluminescentes de chaque voie s'effectue au moyen d'un circuit logique dont l'une des entrees est branchée à la sortie du circuit à menoire correspondant, et dont l'autre entrée est connectée à un multivibrateur as table en liaison avec le premier plot O du commutateur. La remise à zero des circuits à mémoire s'opère par l'intermédiaire d'une bascule monostable reliee au deuxième plotF du commutateur. D'autres avantages et caracteristlques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre donne à titre d'exemple non limitatif et represente aux dessins annexes dans lesquels - la figure 1 montre le schema d'un declencheur electronique selon l'invention, represente en position d'ouverture du disjoncteur differentiel associe ; - la figure 2 est une vue synoptique de l'indicateur electronique de declenchement du disjoncteur. La figure 1 represente le declencheur electronique 10 d'un disjoncteur differentiel bipolaire de protection d'un réseau alternatif monophasé avec neutre. Le disjoncteur comporte une paire de contacts mobiles 12 inserts dans les conducteurs actifs de phase L et de neutre N du reseau respectivement entre les bornes d'entree E1,EN et de sortie S1,SN du disjoncteur, et un mécanisme 14 d'actionnement pour l'ouverture et la fermeture des contacts 12. Le mécanisme 14 est équipe d'une commande manuelle à bouton de declenchement 16 et à bouton de rearmement 18, et d'une commande d'ouverture automatique sur défaut pilotée par un relais 20 electromagnetique de declenche- ment.Le relais 20 possède un circuit magnétique polarise par un aimant permanent, une bobine de commande alimentez par le declencheur 10 électronique , et une armature mobile destinee à liberer le verrou du mecanisme 14 lors de l'excitation de la bobine suite à un defaut sur le reseau. Le déclencheur electronique 10 comprend un premier système de commande 22 pour la protection contre les courants de surcharge et de court-circuit, et un deuxième système de commande 24 pour la protection contre les défauts à la terre. Les deux systèmes 22, 24 sont à propre courant et assurent l'excitation selective du relais 20 de déclenchement selon la nature du courant de defaut, sans utilisation de sources d'alimentations auxiliaires. Le premier système de commande 22 est du type décrit dans la-demande de brevet français n 82 16 712 de la demanderesse. I1 comporte un capteur de courant 26 pour detecter le courant circulant dans le conducteur de phase L, et un circuit de mise en forme 28 du signal re presentatîf du courant émis par le capteur 26. Ce dernier est forme par un transformateur d'intensite à enroulement secondaire 29 branché un redresseur 30 constitue par un pont à diodes. Entre le redresseur 30 et le circuit 28 est agencé un pont resistif PR diviseur de tension à selecteur SC pour l'ajustage du calibre.Le circuit de mise en forme 28 comporte - un circuit LR de declenchement temporise à long retard comprenant un amplificateur operationnel A01 dont la sortie A est relise par une diode D6 à la gachette d'un thyristor Thl connecte en serie avec le relais 20. la temporisation du circuit LR est fournie par la charge progressive d'un condensateur CA à travers une resistance RA - un circuit CR de déclenchement temporise à court retard forme par un amplificateur opératîonnel AO2 dont la sortie C est branchee à la gâchette du thyristor Thl par l'intermédiaire d'une diode D5. La temporisation du circuit CR est plus courte que celle du circuit LS. Le circuit de déclenchement CR intervient en cas de surcharge plus elevee A celle provoquant le déclenchement a long retard ; - éventuellement un circuit INST (non représenté) de déclenchement instantané agence entre le redresseur 30 et le pont résistif PR, et dont la sortie B est reliée a la gâchette du thyristor Thi. Les autres éléments electroniques du circuit 28 de mise en forme sont decrits en detail dans la demande de brevet 82 16 712 precitee. Le fonctionnement du circuit de mise en forme 28 est classique, l'intervention du relais 20 de déclenchement du mécanîsme 14 resultant de la conduction du thyristor Thl entraînant l'excitation de la bobine de commande du relais 20. Le thyristor Thi est commuté dans l'état conducteur par l'un quelconque des ordres de declenchement delivres par les circuits LR, CR et INST du circuit de mise en forme 28 suite à l'apparition d'un courant de surcharge ou de court-circuit dans le reseau. Le capteur de courant 26 fournit sîmultanément le signal de mesure au circuit de mise en forme 28 et l'énergie de éclenchement au relais 20. Le deuxième système de commande 24 comporte un détecteur de courant différentiel résiduel DDR composé d'un transformateur différentiel à tore 32 magnetique traversé par les conducteurs actifs L, N, et a enroulement secondaire 34 destiné à fournir un signal de commande lorsque la somme des courants circulant dans les conductifs L et N est differente de zéro. Un condensateur C6 est branche en parallèle d'une part aux bornes de l'enroulement 34 secondaire, et d'autre part une circuit écrêteur à diode Zener D26, D28 montees en tete-beche. Le signal de commande de l'enroulement 34 élabore par le detecteur DDR suite à un défaut à la terre est redresse par un redresseur D24 et est applique directement au relais 20 par un circuit de liaison comprenant deux conducteurs 36, 38. Le même relais 20 à bobine de commande unique est ainsi utilise sélectivement soit par le circuit de mise en forme 28 du premier système de commande 22, soit par le detecteur différentiel DDR du deuxième système de commande 24 pour assurer le déclenchement automatique du disjoncteur. Dans le premier cas, l'excitation du relais 20 résulte de la conduction du thyristor Thl pilotez par l'un des circuits de declenchement LR, CR et INST du circuit 28.Dans le deuxième cas, le relais 20 polarise est alimente directement par le détecteur differentiel DDR alors que le thyristor Thl reste dans l'état bloque. Le transformateur differentiel du detecteur DDR à propre courant est agence pour délivrer un signal de commande suffisant a l'énergie de declenchement du relais 20. L'excitation du relais 20 s'opère soit en courant continu (premier système 22), soit en courant redresse mono ou bi-alternances (deuxième systD- me 24). Un indicateur 40 de declenchement est associe au déclencheur 10 electronique pour signaler à lwutilisateur la nature du déclenchement du disjoncteur, suite a - un défaut differentiel - un courant de surcharge - un courant de court-circuit A cet effet, les differentes sorties A, B, C et D du déclencheur 10 sont reliées respectivement par des conducteurs 42 A,42 B, 42 C et 42 D aux bornes d'entrées LR 1, INST 2, CR 3 et DDR 4 de l'îndîcateur 40.La sortie D pour la signalisation du defaut différentiel est formée par l'une des bornes du relais 20 de declenchement en liaison avec l'anode du thyristor Thlo En référence à la figure 2, l'indicateur 40 de déclenchement comporte trois diodes électroluminescentes D40, D15, D50 signalant respective- ment l'alarme à long retard (courant de surcharge), l'alarme à court retard et instantanée (courant de court-circuit) et alarme diffé- rentielle (courant de fuite à la terre).Les trois diodes D40, D15, D50 sont connectées à la sortie de trois voies V1, V2, V3 de signal sation du défaut comprenant chacune un circuit à mémoire 44, 46, 46 destine à mémoriser le défaut lorsque le circuit de déclenchement correspondant du declencheur 10 a délivré l'ordre de declenchement au relais. On remarque qu'une partie du signal de commande apparaissant aux differentes sorties A, B, C, D (fig 1) du déclencheur 10 est utilise pour l'excitation du relais 20 de declenchement, et que l'au- tre partie du signal sert à signaler la nature du déclenchement dans l'indicateur 40. Une alimentation 50 autonome de tension V est susceptible d'alimenter l'indicateur 40 par l'intermédiaire d'un commutateur 52 ou contact inverseur actionne par le mecanisme 14 du disjoncteur. Le commutateur 52 peut occuper deux positions 0, F stables correspondant respective- ment à l'ouverture et a la fermeture du disjoncteur. n position O du commutateur 52 suite à un déclenchement du relais 20, la diode associée à l'une des voies V1, V2, V3 de signalisation du défaut, clignote ou reste allumee en permanence tant que le disjoncteur n'a pas Et reenclenché. En position F du commutateur 52 suite à la fermeture du disjoncteur, le circuit à mémoire qui signalait le défaut est remis automatiquement à zéro entrainant l'extinction de la diode correspondante. L'indicateur 40 est sélectif et insensible aux parasites et il est évident que les diodes électroluminescentes D40, D15, D50 pourraient être remplacées par tout autre organe de signalisation, mécanique, lumineuse ou sonore, notamment une lampe ou un relais miniature. Chaque circuit à mémoire 44, 46 48 des voies de signalisation V1, V2, V3 comprend un opérateur séquentiel, notamment une bascule bistable JK dont l'une des entrées coopère avec un circuit de mise an forme 54, 56, 58 de l'impulsion de commande en provenance des sorties A, B, C et D du déclencheur 10, et dont liautre entrée RAZ est connectée à une bascule monostable 60 de remise à zéro en liaison avec le plot F du commutateur 52. Chaque diode électroluminescente D40, D15, D50 est insérée en série avec une résistance R9, R23, R11, dans le circuit collecteur d'un transistor T5, T9, T6 dont l'émetteur est relié au plot O du commutateur 52, et dont la base est branchée à la sortie d'un circuit logique Nana N6, N13, N17 par l'intermédiaire d'une résistance R8, R22, R10. L'une des entrées du circuit logique N6, N13 > N17 est connectée à la sortie du circuit à mémoire 44, 46, 48 de la voie V1, V2, V3 correspondante, et l'autre entrée est en liaison avec un générateur d'impulsions formé à titre d'exemple par un multivibrateur astable 62 relié à l'alimentation 50 en position 0 du commutateur 52. Signalisation d'un déclenchement à long retard. Lors de l'apparition d'un courant de surcharge faisant intervenir le circuit LR de déclenchement temporisé long retard, le signal de commande prélevé à la sortie A de l'amplificateur opérationnel AOI est injecté dans le circuit de mise en forme 54 de la voie V1 par la borne d'entrée LRl de l'indicateur 40. Le commutateur 52 se trouve an position 0 après déclenchement du disjoncteur. Le circuit à mémoire 44 mémorise le défaut et commande le changement d'état du circuit logique N6 pour autoriser le passage des signaux en provenance du multivibrateur 62. Le déblocage intermittent du transistor T5 autorise le clignotement de la diode D40 tant que le commutateur 52 reste sur le plot O.Les deux autres diodes DIS, D50 des voies V2, V3 restent éteintes.Le réenclenchement du disjoncteur provoque le passage du commutateur 52 sur le plot F entraînant une remise à zéro du circuit à mémoire 44 et l'extinction de la diode D40. Signalisation d'un déclenchement à court retard ou instantané. Ce type de déclencheur est signalé par la voie V2 associée à la diode D15. La voie V2 est commune aux deux sources d'information en provenance des sorties B et C du déclencheur 10 et appliquées aux bornes d'entrée INST 2 et CR 3 de l'indicateur 40. Un circuit logique O U 66 est connecté au circuit de mise en forme 56 pour la prise en comp te de l'un quelconque des signaux de commande correspondant soit à un déclenchement instantané, soit a un déclenchement temporisé à à court retard. Le circuit a mémoire 46 enregistre le défaut et commande l'allumage de la diode D15 par l'intermédiaire du circuit logiqueNî3. Les deux autres diodes D40 et D50 sont éteintes, et la phase de réenclenchement du disjoncteur est identique a celle décrite précédemment. Signalisation d'un déclenchement différentiel. Un déclenchement différentiel détecté par le détecteur DDR du deuxième système de commande 24, est signalé dans la voie V3 de l'indicateur 40 au moyen de l'impulsion de commande prélevée au point D raccordé directement à l'une des bornes du relais 20. L'impulsion rentre dans le circuit de mise en forme 58 par la borne DDR4 et est mémorisée dans le circuit à mémoire 48 après passage dans un circuit logique de priorité 68, Le défaut est signalé par la clignotement de la diode DSO. La fonction du circuit logique 68 consiste à interdire l'allumage de la diode D50 de la voie V3 en cas de déclenchement du relais 20 provoqué par l'un quelconque des circuits LE, CR et INST du première système de commande 22. Le circuit logique de priorité 68 comporte une premiere entrée E31 connectée par un conducteur 70 à la sortie S d'un circuit d'inhibition 72 forme par une bascule monostable, et une deuxieme entrée E32 en liaison avec la sortie du circuit de mise en forme 58 de la voie V3. Les deux entrées El, E2 du circuit d'inhibition monostable 72 sont reliées aux sorties respectives des deux circuits de mise en forme 54, 56 des voies V1 et V2. Le changement d'état de O à 1 de chaque entrée El, E2 du circuit monostable 72 a la suite d'un déclenchement à long retard, court retard ou instantané signale sur les voies V1, V2, amEne la sortie S du circuit 72 a l'état 1 pendant une durée prédéterminée, par exemple de 30 ms. Pendant cette durée, le circuit d'inhibition 72 bloque le circuit logique de priorité 68 pour interdire le passage de toute impulsion parasite venant du circuit de mise en forme 58. Le circuit à mémoire 48 est alors inactif et la diode D50 reste éteinte. La sélectivité de l'indicateur 40 due t la présence du circuit logique de priorité 68 associé au circuit d'inhibition 72 permet de dtaffran- chir des impulsions parasites engendrées par des rebondissements du relais 20 ou par l'influence des signaux de déclenchement du premier système 22 sur le tore 32 du transformateur différentiel. L'affichage du défaut différentiel par la diode D50 de la voie V3 s'opère en position O du commutateur 52 inverseur. La remise 2E zéro du circuit à mémoire 48 par la bascule monostable 60 s'effectue automatiquement lors du réenclenchement du disjoncteur entraînant le déplacement du commutateur 52 sur le plot F et l'extinction de la diode 1)50. La technologie des différents circuits constitutifs de l'indicateur 40 fait appel 2E des circuits intégrés spécifiques destinés à réduire l'encombrement et la consommation. L'invention ntest bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté au dessin annexé, mais elle s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences électroniques. Revendications 1 Déclencheur électronique (10) d'un disjoncteur différentiel de protection d'un réseau ou d'une installation à courant alternatif, comprenant : - un premier système de commande (22) 2E propre courant pour la protection contre les courants de surcharge et de court-circuit. cons- tique par un circuit de déclenchement temporisé, notamment 2E long retard LE et à court retard CR, et/ou un circuit de déclenchement instantané INST ; - un deuxieme système de commande (24) a propre courant pour la protection contre les défauts 2E la terre, comportant un circuit de dé- clenchement differentiel équipé d'un detecteur DDR de courant diffe- rentiel résiduel ;; - un relais (20) actionné par l'un des systemes de commande (22),(24) pour assurer le déclenchement du mécanisme (14) et l'ouverture des contacts (12) du disjoncteur lors de la détection d'un défaut 9 - un organe statique Th1 de commutation pour l'excitation da relais (20);; - et un circuit d'alarme formé par un indicateur (40) relié par des conducteurs 42A, 42B, 42C, 42D aux différentes sorties A, B, B, C C et D des circuits de déclenchement des deux systemes (22), (24) de commande pour signaler à l'utilisateur la nature du déclenchement du dis- joncteur, caractérisé en ce que organe statique Th1 de commutation est piloté par l'un quelconque des circuits de déclenchement temporisé LR, CR ou instantané INST du premier système de commande (22), et que le deuxième système de commande (24) est agencé pour appliquer directement le signal de déclenchement différentiel aux bornes du relais (20). 2. Déclencheur électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'indicateur (40) comporte une voie V3 de signalisation du déclenchement différentiel au moyen d'un organe de visualisation D50, et qu'un circuit logique de priorité 68) est inséré électriquement dans ladite voie V3 pour interdire le fonctionnement de l'organe de visualisation D50 en présence d'un signal de déclenchement délivre par le premier système de commande (22) 2E l'organe statique Thl de commutation. 3. Déclencheur électronique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'indicateur (40) comprend un circuit d'inhibition (72) destiné à envoyer un ordre de blocage d'une durée prédéterminée au circuit logique de priorité (68) de la voie V3 à la suite d'un déclenchement à long retard, court retard ou instantané signalé par l'indicateur (40) sur d'autres voies V1, V2 ..., équipées chacune d'un organe de visualisation, notamment D40 pour l'affichage du déclenchement 2E long retard, et 1)15 pour l'affichage d'un déclenchement 2E court retard ou instantané. 4. Déclencheur électronique selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque voie V1, V2, V3, ... de signalisation de l'indicateur (40) est dotée d'un circuit d'entrée de mise en forme (54), (56), (58) et d'un circuit à mémoire (44), (46), (48) susceptible de mémoriser le défaut lors de la délivrance d'un ordre de déclenchement au relais (20) par le circuit de déclenchement correspondant des deux systemes de com- mande (22),(24), ledit circuit logique de priorité (68) étant intercalé entre le circuit de mise en forme (58) et le circuit à mémoire (48) de la voie V3 de signalisation du déclenchement différentiel. 5. Déclencheur électronique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le circuit d'inhibition (72) est formé par une bascule monostable dont la sortie est connectée par un conducteur (70) à l'entrée E31 de blocage du circuit logique de priorité 68) de -la voie V3, et dont l'entrée E1, E2 est branchée à la sortie du circuit de mise en forme (54),(56) des autres voies V1, V2). 6. Déclencheur électronique selon l'une des revendications 4 ou 5, chaque organe de visualisation D40, D15, D50 des voies V1, V2, V3 étant formé par une diode électroluminescente, caracterisé en ce que l'indicateur (40) est associé d une alimentation (50) auxiliaire par l'in termédiaire d'un commutateur 52 ou contact inverseur actionné par le mécanisme (14) entre deux positions stables définies par deux plots F, O correspondant respectivement à la fermeture et à l'ouverture du disjoncteur, et que le passage du commutateur (52) du premier plot O vers le deuxième plot conjugué F lors du réenclenchement du disjoncteur provoque automatiquement la remise à zéro de tous les circuits 2E mémoire (44),(46),(48) des voies V1, V2, V3. 7. Déclencheur électronique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier plot Q du commutateur (52) est an liaison avec un générateur d'impulsions, notamment un multivibrateur (62), et que chaque voie V1, V2, V3 de l'indicateur (40) est pourvue d'un circuit logique N6, N13, N17 de commande d'allumage de la diode D40, D15, D50, l'une des entrées du circuit logique N6, N13, N17 étant connectée au multivibrateur (62) et l'autre entrée étant branchée a la sortie du circuit à mémoire (44),(46),(48) correspondant. 8, Déclencheur électronique selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque circuit a mémoire (44),(46),(48) est formé par une bascule bistable dont l'une RAZ des entrées est connectée a une bascu- le monostable (6( de remise à zéro, reliée au deuxième plot F du com- mutateur (52). 9. Déclencheur électronique selon l'une des revendications l a 8, le point D étant relié à l'indicateur (40) par le conducteur 42D pour l'affichage du défaut différentiel, caractérisE en ce que ledit point D est confondu ou se trouve au potentiel de l'une des bornes du relais (20). 10. Déclencheur électronique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le point D est formé par un point commun de raccordement du relais (20) à l'organe statique Thl de commutation.