Brevet FR2581265A1 — publié le 19861031

DECLENCHEUR A IMAGE THERMIQUE L'invention est relative à un déclencheur à image thermique pour un appareil de protection d'un transformateur de distribution comprenant des transformateurs de courant associés aux conducteurs d'alimentation du transformateur de distribution chaque transformateur de courant délivrant un courant proportionnel au courant circulant dans le conducteur associé pour alimenter une résistance de chauffage de l'image thermique commune à l'ensemble desdites résistances et un détecteur de la température de l'image thermique pour engendrer un signal de déclenchement lors du franchissement d'un seuil de température prédéterminé. Un declencheur du genre mentionné, décrit dans le brevet français N" 2.439.405, comporte une image thermique qui re présente fidèlement l'état du transformateur à protéger quel que soit le type de surcharge. La mesure de la température est reportée sur cette image thermique pour déclencher l'appareil de protection du .ransformateur lorsque la température du point le plus chaud du trdnsformateur atteint un seuil critique. Le déclencheur comporte un circuit électronique de traitement du signal de declenchement pour élaborer un ordre transmis à un relais de déclenchement.Ce déclencheur connu donne entiére satisfaction, mais il présente l'inconvenient d'être insensible à une élévation de la température indépendampent du transformateur protégé. Un échauffement anormal du déclencheur ou de L'appareil de protection n'est pas détecté par l'image thermique, et cet echauffement anormal, par exemple dû à une résistance de contact élevée, peut entraîner des dommages importants, notamment des isolants, sans que la protection intervienne. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un déclencheur à image thermique assurant une protection additionnelle en cas d'échauffement anormal du déclencheur ou de l'appareil de protection. Le déclencheur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte de plus un capteurde température couplé thermiquement à chaque conducteur d'alimentation pour engendrer un signal de déclenchement lorsque la température du conducteur dépasse un seuil donné. A chaque conducteur d'alimentation, notamment aux barrettes de connexion du déclencheur, est fixé un capteur de température réagissant à un échauffement de ce conducteur ou barrette. L'une des causes d'échauffement anormal peut être un serrage insuffisant des bornes de raccordement du déclencheur e ta résistance de contact élevée engendre par effet Joule un échauffement du conducteur qui est transmis par conduction au capteur de température. Un échauffement du circuit de puissance de l'appareil de protection est transmis d'une manière analogue par les conducteurs de puissance vers le capteur thermique du déclencheur lequel assure un déclenche- ment, notamment lorsque la température atteint un seuil-prédéterminé correspondant par exemple à la température de dégradation des isolants. Le capteur peut être un simple thermocontact fixé à la barrette par une liaison mécanique, notamment vissage, soudage ou collage, La fermeture du contact intervenant a une température prédéterminée et envoyant un signal de déclenchement à L'unité de traitement pilotant le relais de déclenchement. Un capteur de température est associé à chaque conducteur de phase, avantageusement à proximité du transformateur de courant. Le capteur peut être une thermistance à coefficient de température positif ou tout autre dispositif réagissant à une élévation anormaLe de la température. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non Limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels - ta figure 1 est une vue schématique, partiellement arrachée, d'un déclencheur selon l'invention, associé à un bloc disjoncteur; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne Il-Il de la fig. 1; - la figure 3 est une vue en coupe du capteur de température selon la fig. 1; - la figure 4 montre le schéma électrique du déclencheur équipé d'un capteur de température selon la fig. 3; - la figure 5 montre le schéma électrique d'un déclencheur à capteur de température constitué par une thermistance. Sur les figures, un bloc déclencheur 10 est accolé à un bloc disjoncteur 12 triphasé de protection d'un transformateur de distribution moyenne tension, basse tension (non représenté). Le déclencheur 10 est traversé par trois barrettes 14, 16,18 correspondant aux trois phases du disjoncteur 12. Les barrettes 14, 16, 18 présentent à leurs extrémités des plages de connexion à vis 20, 22, respectivement des conducteurs d'alimentation (non représentes) et des conducteurs de puissance 24 du disjoncteur 12. Dans le bloc déclencheur 10 sont logés des transformateurs de courant 26, 28, 30 en forme de tore entourant chacun l'une des barrettes 14, 16, 18. Les enroulements secondaires 32, 34, 36 des transformateurs de courant 26, 28, 30 délivrent des courants proportionnels au courant circulant dans les barrettes 14, 16, 18, qui constituent les enroulements primaires de ces transformateurs de courant. Dans le bloc déclencheur 10 est logée une carte électronique 38 portant une image thermique 40 et des composants électroniques 42. L'image thermique est du type décrit dans le brevet français N" 2.439.405 ou dans la demande de brevet N" 8317516 du 2 novembre 1983, dans lesquels trois thermistances sont associées à un bloc métallique. Chaque thermistance est alimentée par l'un des transformateurs de courant 26, 28, 30 pour chauffer le bloc métallique à une température représentant fidèlement celle du transformateur protégé. Lorsque la température du bloc métallique de l'image thermique 40 franchit un seuil correspondant à la température de basculement d'une thermistance un signal est transmis à une unité electronique de traitement qui pilote un relais de déclenchement pour provoquer l'ouverture automatique du disjoncteur 12. Il est clair que l'image thermique 40 ainsi que le dispositif de détection de température et de traitement du signal de déclenchement peuvent être d'un type quelconque, avantageusement électronique. Il est inutile de décrire plus en détail un tel déclencheur, le lecteur pouvant se reporter au brevet français précité pour de plus amples détails. Selon l'invention, un capteur de température 44 est fixé sur chaque barrette 14, 16, 18. Le capteur 44 présente une face en bon contact thermique de la barrette 14, 16, 18, la fixation mécanique étant réalisée par des vis 46 ou tout autre moyen équivalent, tel que des rivets, une soudure ou un collage. En se référant plus particulièrement à la figure 3, on voit que le capteur 44 comporte un contact électrique 48 actionné par un élément 50 sensible à la température, par exemple une bilame. Le capteur 44 est fixé à proximité du transformateur de courant 26, 28, 30, et il est relié par des fils de connexion 52 à La carte électronique 38. Les trois contacts 48 des capteurs 44 sont branchés en parallèle et cet ensemble est disposé dans un circuit alimente par une source 54, par exemple le réseau électrique, et comprenant en série une résistance R, une diode D et un condensateur C. L'une des extrémités d'une bobine B du relais de déclenchement est connectée à l'une des bornes du condensateur C, l'autre extrémité étant reliée au collecteur d'un transistor T dont l'émetteur est relié à L'autre borne du condensateur C La base du transistor T est reliée par l'intermédiaire d'une diode Zener Z à ladite borne du condensateur C. Il est facile de voir que la fermeture de l'un des contacts 48 lors d'un échauffement anormal de l'une des barrettes 14, 16, 18, provoque la charge du condensateur C. La résistance R fixe en association avec la capacite du condensateur C la constante de temps de charge sous la tension redressée par la diode D. Le seuil de déclenchement est donné par la diode Zener Z, qui commande le déblocage du transistor T lorsque la tension du condensateur C franchit un seuil prédéterminé. La conduction du transistor T provoque la décharge du condensateur C dans la bobine B du relais, qui actionne le disjoncteur 12 pour interrompre le courant d'alimentation du transformateur de distribution. Le circuit électronique de déclenchement est identique à celui décrit dans les brevets précités, et il sert bien entendu également à la protection assurée par l'image thermique 40, le signal de déclenchement étant transmis par un conducteur 56 au condensateur C. Après refroidissement du capteur 44 le ou les contacts 48 s'ouvrent automatiquement et le système est prêt à fonctionner à nouveau.Il est clair que le circuit électronique porté par la carte 38 peut être réalisé d'une manière différente, et que les éléments, en l'occurrence l'image thermique 40, le circuit électronique et les capteurs 44, peuvent être disposés différemment, notamment à l'extérieur du déclencheur ou en des modules séparés. L'avantage de cette protection est d'être très sensible à un échauffement du déclencheur 10 ou du circuit de puissance 24 du disjoncteur 12, cette protection pouvant etre améliorée par l'adjonction d'autres capteurs 44 disposés en des emplacements appropriés. Le système revient automatiquement à son état initial après refroidissement des capteurs 44 et il ne perturbe pas le fonctionnement du déclencheur à image thermique 40. En se référant à la figure 5, qui représente une variante de réalisation, on voit que les capteurs 44 ont été remplacés par trois thermistances C T P à coefficient de température positif ayant la propriété de changer brusquement de résistance pour un seuil de température prédéterminé appelé température de basculement. Les trois thermistances C T P forment avec trois résistances RA des ponts diviseurs reliés par des conducteurs 58 aux transformateurs de courant 26, 28, 30.Le circuit de déclenchement à condensateur C, diode Zener Z, transistor T et bobine B du relais de déclenchement, est identique à celui représenté à la fig. 4. te circuit de déclenchement, en l'occurrence l'une des bornes du condensateur C, est relié à une source d'alimentation 60, par exemple constituée par le réseau, par l'intermédiaire d'une résistance R2 d'une diode D et d'un transistor TI. La base du transistor T1 est reliée aux trois points milieu des ponts résistifs RI, C T P par une résistance R3 et trois diodes Zener Z1 connectées en parallèle. Le dispositif fonctionne de la maniere suivante Lorsqu'une thermistance C T P atteint sa température de basculement, sa résistance augmente brusquement et la diode Zener Z1 correspondante atteint son seuil de conduction. Un courant de base apparaît et rend conducteur le transistor Ti. Le condensateur C se charge par la tension redressée par la diode -D jusqu'au moment où sa tension atteint celle de la diode Zener Z provoquant la conduction du transistor T et l'alimentation de la bobine B du relais de déclenchement de La maniere décrite ci-dessus. Ce circuit est entièrement électronique et présente l'avantage d'un réglage aisé du seuil de température par un choix approprié des résistances R1 L'invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit. REVENDICATIONS 1. Déclencheur (10) à image thermique (40) pour un appareil (12) de protection d'un transformateur de distribution comprenant des transformateurs de courant (26, 28, 30) associés aux conducteurs (14, 16, 18) d'alimentation du transformateur de distribution, chaque transformateur de courant (26, 28, 30) délivrant un courant proportionnel au courant circulant dans le conducteur associé pour alimenter une résistance de chauffage de l'image thermique (40) commune à l'ensemble desdites résistances et un détecteur de la température de l'image thermique pour engendrer un signal de déclenchement lors du franchissement d'un seuil de température prédéterminé, carac térisé en ce qu'il comporte de plus un capteur (44) de tem pérature couplé thermiquement à chaque conducteur (14, 16, 18) d'alimentation pour engendrer un signal de déclenchement lorsque la température du conducteur dépasse un seuil donné. 2. Déclencheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque transformateur de courant (26, 28, 30) comporte un tore traversé par le conducteur (14, 16, 18) associé et que le capteur (44) de température est fixé sur le conducteur à proximité du transformateur de courant. 3. Déclencheur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur de température (44) comporte un contact électrique (48) actionné par un organe (50) sensible à la température. 4. Déclencheur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur de température comporte une thermistance (CTP) émettant un signal de déclenchement lors du franchissement du seuil de basculement de la thermistance. 5. Déclencheur selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit électronique de traitement commandant un relais (B) de déclenchement, ledit circuit de traitement recevant lesdits signaux de déclenchement dudit détecteur de température et dudit capteur (44) de température. 6. Déclencheur selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdites résistances de chauffage sont des thermistances de mesure délivrant ledit signal de déclenchement lors du franchissement du seuil de basculement de la thermistance.