Brevet FR2549287A1 — publié le 19850118

L'invention a rapport aux interrupteurs de protection differentielle dont les déclencheurs recoivent leur énergie d'un amplificateur électronique relié à au moins une phase et au neutre d'un reseau de distribution de basse tension et concerne un dispositif qui assure le bon fonctionnement de la protection différentielle de l'interrupteur de protection, lorsque le circuit est coupé que du côté neutre. Dans le cas d'utilisation, par exemple, d'un interrupteur de protection différentielle bipolaire de ce type sur un reseau monophase de basse tension, trois cas de coupure de courant sont possibles (1) Quand phase et neutre sont coupés, la protection differentielle ne fonctionne pas, il nty a cependant aucun danger d'accident en cas de contact d'une personne ou d'un animal avec la phase. (2) Si seule la phase est coupée, la situation est la même que dans le cas (I). (3) Par contre, si le circuit est coupé seulement du côte neutre, la protection differentielle ne fonctionne pas non plus, mais le risque d'accident, qui peut etre mortel, subsiste, puisque la phase est soumise à toute la tension du reseau. En conséquence, il y a une lacune dans la fonction de protection de l'interrupteur de protection différentielle. Un moyen de supprimer cette lacune consiste à réaliser un interrupteur de protection avec "sécurité positive", c' est-à-dire a le concevoir de façon telle qu'il déclenche quand l'amplificateur n'est plus alimente en courant. Ceci a cependant un inconvénient, à savoir que chaque coupure momentanée du neutre et/ou de la phase se transforme en coupure durable en raison du declenchement de tous les dispositifs de protection concernes. L'adjonction d'une source de courant auxiliaire, notamment batterie ou accumulateur, eliminerait cet inconvenient, mais augmenterait aussi notable -ment le coût de l'installation. L'objectif de l'invention est donc de concevoir un dispositif pour un interrupteur de protection differentielle du type nomme ci-dessus, qui maintienne totalement la protection differentielle, même si seul le neutre est coupe, sans ouvrir l'interrupteur. Selon l'invention, ce probleme est résolu du fait que l'amplificateur est relie d'une part au neutre a travers une diode de redressement et d'autre part au conducteur de protection à travers une autre diode en série avec une lampe à lueur dont la tension d'allumage est bien inférieure à la tension du réseau L'invention permet, en cas de coupure du neutre, de maintenir automatiquement l'alimentation en énergie nécessaire au circuit du déclencheur dans la mesure ou la lampe à lueur s'allume et connecte le conducteur de protection à la place du neutre interrompu. A ce propos, il faut rappeler que le conducteur de protection est, en schéma TT, relié au neutre du transformateur et se trouve ainsi pratiquement (à quelques volts près) au potentiel du neutre.En cas de coupure du neutre, sans coupure simultanée de la phase, la lampe à lueur, qui 3usqutalors bloquait la dérivation à travers la deuxième diode, fonctionne en raison de l'augmentation de la tension à la sortie de l'amplificateur qui se trouve sans courant vers le neutre comme une soupape qui laisse le champ libre au courant par le déclencheur entre phase et conducteur de protection à travers la deuxieme diode, une fois que la tension d'allumage est atteinte. L'invention avec ses caractéristiques mentionnées ci-dessus, est particulièrement appropriée pour les interrupteurs de protection différentielle bipolaires dans un réseau monophasé de basse tension, qui-ne comprend, par conséquent, qu'un conducteur de phase. Dans ce cas d'application, en particulier quand l'interrupteur de protection est monté dans un appareil qui peut être branché au réseau par un systeme de prise symétrique, il peut arriver que neutre et phase soient inversés.Pour assurer quand meme la protection différentielle dans le cas de coupure du neutre, l'invention prévoit selon une premiere caractéristique qu'il y ait sur les conducteurs de raccordement de l'amplificateur des diodes de redressement et que de ces deux raccordements partent vers la terre, en amont des diodes de redressement, des dérivations avec chacune une deuxieme diode de redressement et une lampe à lueur. L'application de l'invention n'est'cependant pas limitée aux réseaux monophasés en courant alternatif, mais s'étend aussi aux réseaux triphasés. Pour assurer la protection différentielle dans un tel cas d'application, quand le circuit est coupé non seulement du côté neutre mais aussi à un ou deux conducteurs de phase quelconques, l'amplificateur doit être relié, selon une autre caractéristique de l'invention, côté de sa deuxieme entrée aux trois conducteurs de phase par l'intermédiaire de redresseurs montés dans le même sens et en étoile. Dans tous les cas d'application mentionnés précédemment, la lampe à lueur est une lampe au néon avec une tension d'allumage d'environ 80 V, qui est bien inférieure à la tension du réseau usuelle de 220 V entre phase et neutre et alimente ainsi en énergie l'amplificateur pendant un temps suffisamment long à l'intérieur de la demi-onde qu'a laissé passer le deuxième redresseur. Un avantage particulier de la lampe à lueur utilisée conformément à l'invention réside dans le fait quelle s'allume en cas de coupure du neutre et signale ainsi la présence d'une perturbation dans le réseau. L'invention est expliquée ci-dessous de façon plus détaillée à l'aide de quelques exemples d'application représentés par le schéma. Le schéma 1 montre le plan de montage de principe d'une première forme d'application de l'invention pour un interrupteur de protec tion différentielle pour l'alimentation d'un récepteur à partir d'un réseau monophasé en courant alternatif. le schéma 2 montre une variante du montage selon le schéma 1, en par ticulier pour l'application sur interrupteurs de protection différentielle installés dans des appareils qui sont reliés au réseau par prises dont on peut inverser la polarité et le schéma 3 montre un plan de montage d'une autre forme d'application de l'invention pour un interrupteur de protection tétra polaire pour branchement d'un récepteur sur un réseau tri phasé en courant alternatif. Sur le schéma 1, sont désignés par L1 la phase et par N le neutre d'un réseau monophasé en courant alternatif avec une tension de par exemple 220 V, auquel est branché un récepteur V par un interrupteur de protection bipolaire avec contacts C1 et C2 entre deux conducteurs de raccordement 1 et 2. L'interrupteur de protection, qui n'est par ailleurs pas représenté sur le schéma, a au point S un transformateur totalisateur ainsi qu'un circuit de déclencheur (non représenté) branché secondairement et alimenté en énergie par un amplificateur électronique A. L'amplificateur A est relié par une borne directement au conducteur 2 et, par là, à la phase L1 du réseau. L'autre borne de l'amplificateur A est reliée å un point de bifurcation X qui, d'une part est en rapport à travers une diode de redressement D1 avec le conducteur 1 et, par conséquent, avec le neutre N du réseau et d'autre part avec le conducteur de protection PE du réseau à travers une deuxieme diode de redressement D2 de même pôle que la diode D1 et à une lampe à- lueur T. La lampe à lueur T est, de préférence, une lampe au néon avec une tension d'allumage d'environ 80 V, tandis que la tension d'éclairage est à peu pres 65 V. Le montage représenté par la schéma 1 fonctionne comme suit Tant qu'il n'y a pas de perturbation dans le réseau, l'amplificateur A est alimenté à partir du réseau L1/N en parallele avec le récepteur V. Le courant traverse l'amplificateur A et la diode de redressement D1 qui ne laisse passer qu'une demi-onde sur deux (redressement par demi-onde). Par contre, le passage du courant à travers la deuxième diode de redressement D2 est bloqué étant donné que le point de bifurcation X est maintenu pour ainsi dire à un potentiel nul quand la tension augmente à la phase L1, pendant la deuxième demi-onde à travers la diode de redressement D1 et ainsi à une tension bien inférieure a la tension d'allumage de la lampe à lueur, tandis que pendant la première demi-onde la diode D2 empêche le passage du courant à travers la lampe à lueur T. En cas de rupture de la phase L1, même dans le cas où le neutre est également coupé, l'amplificateur A se trouve sans courant et la protection différentielle ne fonctionne pas. Mais ceci n'est pas important car de toute façon une rupture de la phase L1 ne représente aucun risque d'accident s 'il y a contact d'une personne ou d'un animal avec le conducteur. Mais, par contre, si seul le neutre est coupé, il n'y a pas de courant qui traverse la diode de redressement D1 dans la deuxième demi-onde et le potentiel au point de branchement X augmente avec la tension de la phase Li jusqu'à ce que la tension d'allumage de la lampe à lueur T soit atteinte et que cette dernière s'allume. Ainsi, l'amplificateur continue à être alimenté et conserve l'énergie pour le circuit du déclencheur. il est évident que la lampe à lueur doit être conçue de façon telle que sa tension d'éclairage corresponde aux exigences de l'amplificateur en cas de déclenchement. Par ailleurs, le circuit de déclenchement doit être calculé de façon que la continuité du courant dans chaque demi-onde suffise non seulement, pour le cas de fonctionnement normal, à-l'alimentation de ce circuit, mais aussi de sorte que l'alimentation soit également assurée quand, en cas de coupure du neutre, la tension aux bornes de l'amplificateur est réduite de la tension d'allumage de la lampe à lueur et quand la durée du courant dans la deuxième demi-onde se limite à l'intervalle de temps entre le moment où la tension d'allumage est atteinte et celui où la lampe à lueur s'éteint en cas de chute de tension. Cela va sans dire que le montage selon le schéma 1 n'assure la protection différentielle en cas de coupure du neutre que si le conducteur 1 du récepteur V est relié au neutre du réseau. Cependant, si l'interrupteur de protection différentielle est installé dans un appareil qui est relié par câble et prise au réseau, des difficultés peuvent surgir. Certains systèmes de prise comme,par exemple, le système français et suisse, assurent toujours en raison de leur disposition asymétrique la bonne répartition des conducteurs de raccordement aux conducteurs du réseau, même dans le cas de raccord par câble et prise. Cette condition n' est cependant pas remplie dans le cas de systèmes de prises symétriques, en particulier le système avec mise à terre allemand.Avec ce système, le conducteur de raccordement 2 peut aussi bien être relié à la phase L1 et ainsi le conducteur 1 au neutre. Dans ce cas, le montage avec diode et lampe à lueur montré par le schéma 1 serait partiellement inefficace pour la protection différentielle. En revanche, le schéma 2 montre un montage selon lequel il est indifférent que ce soit le conducteur 1 ou 2 qui soit relié à la phase L1 ou au neutre N. Ce montage diffère de celui du schéma 1 seulement en ce que la deuxième borne du redresseur A est également reliee a travers une diode de redressement D1' au conducteur 1 et en ce que, en amont de cette diode, bifurque vers le conducteur de protection PE un conducteur annexe avec une autre diode D2' branchée selon le sens approprie et une lampe à lueur T'. On forme ainsi un montage symétrique pour le raccord de l'amplificateur A aux conducteurs 1, 2 et la question de savoir quel conducteur 1 ou 2 est relié à la phase L1 ou au neutre N est sans importance. il est cependant impératif que les deux diodes droites D1' et D2' selon le schéma 1 soient de sens passant invérse de celui des diodes gauches D1 et D2 afin que le courant puisse traverser l'amplificateur A dans l'une des demi-ondes de la tension du réseau. Le fonctionnement de principe du montage selon le schéma 2 est le même que celui selon le schéma A. En cas de rupture du neutre N, s'allume la lampe à lueur T ou T' qui est du côté du conducteur qui est relié au neutre N, tandis que de l'autre côté le courant continue de circuler vers l'amplificateur A à travers la diode D1 ou D1'. Le schéma 3 montre enfin un montage pour un interrupteur de protection différentielle tétrapolaire pour utilisation sur un réseau triphasé de basse tension avec neutre. Selon ce montage, le déclencheur est relié du côté phase aux trois phases R, S, T à travers les diodes DR, Ds, DT montées en étoile, ce qui garantit le maintien de toute la protection différentielle, même en cas de coupure d'une ou deux phases en même temps que du neutre N. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour un interrupteur de protection différentielle dont le déclencheur reçoit son énergie d'un amplificateur relié à au moins une phase et au neutre d'un réseau de distribution de basse tension, caractérisé par le fait que l'amplificateur A est relié au neutre N à travers une diode de redressement D1 et, en amont de la diode Dl, le conducteur de raccordement de l'amplificateur A au neutre N se trouve par ailleurs relié au -conducteur de protection PE à travers une dérivation qui comprend une autre diode branchée selon le sens approprié et une lampe à lueur T montée en série avec la diode D2 et dont la tension d'allumage est bien inférieure à la tension de phase du réseau. 2. Dispositif selon la revendication 1 pour un interrupteur de protection différentielle bipolaire caractérisé par le fait que l'amplificateur est relié d'une part aux lignes d'alimentation principale L1 et N par l'intermédiaire de deux diodes D1 et D1' et d'autre part au conducteur de protection PE par l'intermédiaire de deux autres diodes D2 et D2' en série avec deux lampes à lueur T et T'. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé par le fait que les lampes à lueur T, T' sont des lampes au néon avec une tension d'allumage d'environ 80 V.