Brevet FR2592997A1 — publié le 19870717

DECLENCHEUR STATIQUE A CIRCUIT DE TEST POUR DISJONCTEUR ELECTRIQUE L'invention est relative à un déclencheur statique pour un disjoncteur electrique multipolaire à mécanisme de commande d'un système de contacts séparables, comprenant - un dispositif de mesure ayant un capteur de courant par pole pour détecter l'intensité du courant circulant dans chaque conducteur actif du reseau à courant alternatif, et des moyens de redressement, connectés electriquement avec ledit capteur pour de livrer un signal redressé de commande, proportionnel à l'intensité maximum des courants du reseau, - un circuit electronique de traitement dudit signal de commande, comportant au moins un circuit de declenchenent temporise ou instantané susceptible d'envoyer avec ou sans retard un ordre de déclenchement à un organe de commutation statique lorsque ledit signal dépasse un seuil prédéterminé, - un électro-aimant à bobine de déclenchement pilote par ledit organe de commutation et agissant sur le mecanisme, apyres l'émission de 11 ordre de déclenchement, pour ouvrir le système de contacts séparables, - et un circuit de test à bornes auxiliaires pouvant etre raccordées à un simulateur de defaut destiné à injecter un courant de défaut artificiel pour contrôler le fonctionnement du déclencheur statique. L'utilisation d'un circuit test dans un déclencheur électronique est bien connu, et permet de tester le fonctionnement du déclencheur en injectant un courant de défaut artificiel qui simule un courant de surcharge ou de courtcircuit. L'intensité de ce courant est généralement supérieure au seuil da déclenchement du circuit de déclenchement à long retard ou à court retard. Une premiere possibilité de test s'effectue lorsque le disjoncteur est déconnecté du réseau, et le branchement du simulateur de défaut aux bornes de test permet d'alimenter le déclencheur électronique et d'injecter le courant artificiel de défaut. L'ouverture des contacts du disjoncteur, suite à un test, renseigne l'opérateur que le déclencheur électronique est en bon état de fonctionnement. Une deuxième possibilité de test est possible- lorsque le disjoncteur se trouve en service en étant connecté au réseau à surveiller. Le brevet USA 3 924 160 divulgue un circuit test pour un disjoncteur triphasé permettant d'injecter un courant test continu en parallèle sur une diode dont l'anode est connectée à la borne de sortie positive d'un pont redresseur associé à l'un des transformateurs de courant.Les trois ponts redresseurs sont reliés'en série et le circuit électronique de traitement est sensible au courant le plus fort - si l'intensité du courant phase délivré par les transformateurs de courant est supérieure au courant test, la diode du circuit test est polarisée en direct, et le circuit de traitement reçoit uniquement le courant phase ; - si le courant test est supérieur au courant phase, la diode du circuit test est bloquée et le circuit de traitement répond exclusivement au courant test. Un tel circuit de test permet d'adapter le circuit de traitement au courant le plus fort, le test étant alors indépendant des intensités des courants de phase. Le fonctionnement du déclencheur n'est pas entravé par le court-circuitage des bornes de test. Le problème posé par ce dispositif est la polarisation des bornes test. I1 est en effet indispensable de connecter l'anode de la diode au pôle négatif du simulateur, et la cathode au pôle positif du simulateur. Une erreur de branchement du simulateur provoque une inversion de la polarité, entralnant la destruction de la diode et du circuit électronique de traitement. Le brevet USA 4 060 844 se rapporte à un déclencheur statique pour disjoncteur triphasé comprenant un circuit de mesure à transformateurs de courant coopérant avec deux ponts redresseurs en parallèle. Un circuit de test à diode est branché en parallèle du côté continu des ponts redresseurs, l'anode de la diode de test étant connectée au pôle positif du simulateur, et la cathode à la borne de sortie positive des ponts redresseurs. La borne de sortie négative des ponts est reliée au pôleXnégatif du simulateur. Un tel déclencheur est insensible à un éventuel court-circuitage des bornes test, mais le test reste toujours polarisé avec les inconvénients précités. L'objet de l'invention consiste à améliorer la fiabilité et la sécurité des circuits de test incorporés dans les déclencheurs statiques, indépendamment de la nature du courant test, de la polarisation des bornes test, et de la configuration du réseau. Le déclencheur selon l'invention est caractérisé en ce qu'un circuit de connexion interne assure la liaison entre les bornes auxiliaires du circuit test et l'entrée d'une cellule de redressement ayant un pont redresseur à diodes, dont la sortie est branchée électriquement en parallèle avec les sorties respectives des ponts des autres cellules de redressement associées aux capteurs de courants. Les diodes des cellules de redressement en pont sont réparties en une pluralité de groupes identiques connectés électriquement en parallèle entre la borne de sortie positive et la borne de sortie négative du dispositif de mesure, chaque groupe comportant une paire de diodes en série, dont le point milieu est relié respectivement à l'une des extrémités de l'enroulement secondaire des transformateurs de courant, à la première borne auxiliaire du circuit test, et à la deuxième borne auxiliaire du circuit test. On remarque que le circuit test associé au simulateur se comporte comme un générateur de courant connecté du côté alternatif d'une cellule de redressement. Un tel montage présente les avantages suivants - en plus du circuit électronique de traitement du déclencheur, le circuit test vérifie l'état des diodes de la cellule de redressement associée aux bornes test, - le déclencheur est insensible à-un court-circuitage accidentel ou volontaire des bornes de test lorsque le disjoncteur est en service, - le test est indépendant de la nature du courant test : courant continu ou courant alternatif de fréquence quelconque, - le test n'est pas polarisé dans le cas d'un courant test à courant continu et autorise une inversion de la polarité sur les bornes test, - le test est indépendant de la configuration du réseau (équilibré ou déséquilibre) lorsque le disjoncteur est en service. Dans ce cas, le courant test se superpose toujours au courant redressé en provenance des transformateurs de courants. Selon une caractéristique de l'invention, la prernière borne du circuit test est reliée à un conducteur commun d'interconnexion des enroulements secondaires des transformateurs de courant. La borne de sortie positive du dispositif de mesure est connectée d'une part à une resistance de mesure ayant une valeur fixe ou ajustable en fonction du calibre, et d autre part à la cathode de deux diodes dont l'anode est reliée respectivement par le circuit de connexion à la premier borne et à la deuxième borne du circuit test. autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatifs et représente aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre un schéma du déclencheur électronique d'un disjoncteur triphasé et neutre! équipé du circuit test selon l'invention - la figure 2 illustre le schéma équivalent du dispositif de mesure de la figure 1 la la figure 3 est une variante de la figure 2, pour un déclencheur d'un disjoncteur triphasé sans neutre - la figure 4 représente le diagramme temporel des courants du dispositif de mesure pour un réseau triphasé équilibré sans neutre et sans test - la figure 5 représente le diagramme temporel des courants du dispositif de mesure pour un réseau triphasé déséquilibré avec neutre, et sans test - la figure 6 correspond au diagramme temporel de la figure 4 avec un test à courant continu - la figure 7 correspond au diagramme temporel de la figure 5 avec un test à courant alternatif. ssn référence à la figure 1, un disjoncteur 10 électrique ultipolaire, notamment tétrapolaire, comporte un système de contacts 12 séparables connectés respectivement dans des conducteurs actifs R, S, T,-s,d'un réseau alternatif triphasé et neutre.Les contacts mobiles au système de contacts 12 sont actionnes par un mécanisme 14 de commande piloté par un déclencneur électronique 1 6 ayant un électro-airnant à bobine 1 8 de d-clenchement. L'excitation de la bobine 18 de déclenchement intervient lors d'une surcharge ou d'un court-circuit et provoque le déverrouillage du mécanisme 14 entrainant la séparation simultanée du système de contacts 12 pour l'ouverture du disjoncteur 10. Le déclencheur électronique 1 6 comporte un dispositif de mesure ou de détection 20 à transformateurs de courant TI 1, TI 2, TI 3, et TIN, destinés à surveiller l'intensité du courant circulant dans chaque conducteur actif R, S, T, N. L'enroulement primaire de chaque transformateur de courant TI 1, TI 2, TI 3, T est formé par le conducteur actif R, S, T, N correspondant, lequel peut traverser directement le circuit magnétique dans le cas de barres à sections importantes (gros calibres), ou être enroulés sur le circuit magnétique pour constituer une ou plusieurs spires de fils ou bandes (petits calibres). L'une des extrémités de chaque enroulement secondaire des transformateurs d'intensité TI 1, TI 2, TI 3, TIN est connectée électriquement à un conducteur commun 22.Les autres extrémités des deux transformateurs de courant TI 1, et TI 2 associés aux conducteurs de phase R et S sont reliées aux deuxsentrées alternatives El et E2 d'une première cellule de redressement PR 1 à quatre diodes disposées en pont. Les autres transformateurs de courant TI 3 et TIN associés aux conducteurs de phase T et de neutre N sont branchés d'une manière analogue aux deux entrées alternatives E3 et E4 d'une deuxième cellule de redressement PR 2 ayant un pont à quatre diodes. Le dispositif de détection 20 comprend en plus un circuit test 23 comprenant une paire de bornes 24, 26, de test susceptibles de coopérer avec un simulateur de défaut extérieur (non représenté) destiné à injecter un courant de défaut artificiel pour le contrôle du fonctionnement du déclencheur électronique 16.Les deux bornes 24, 26, de test sont connectées respectivement par un circuit interne 28 de liaison à deux entrées alternatives E5 et E6 d'une troisième cellule de redressement PR 3, la borne 24 et l'entrée ES étant interconnectées par le conducteur commun 22. Les sorties élémentaires des ponts des trois cellules de redressement PR 1, PR 2, PR 3, sont branchées électriquement en parallèle, telles que le dispositif de détection 20 comporte une sortie commune positive 30 et une sortie négative 32, entre lesquelles sont connectés en serie une résistance de mesure R et un circuit d'alinentation ALIM à tension de reférence Vcc. Le signal courant i max délivré par la sortie positive 30 du dispositif de détection 20 circule dans la résistance de mesure R ayant une valeur fixe ou ajustable en fonction du calibre. La tension de commande VR aux bornes de la résistance R de mesure est proportionnelle au signal courant i max, et est appliquée à un circuit électronique de traitement 34 destiné à envoyer un ordre de déclenchement à un commutateur statique ou interrupteur contrôlé, notamment un thyristor-36 disposé en série avec la bobine 18 de l'électro-aimant. Le circuit électronique de traitement 34 comporte un premier circuit de déclenchement temporisé à long retard et à court retard, et un deuxième circuit de déclenchement instantané, susceptiDles de délivrer avec ou sans retard ledit ordre de déclenchement après dépassement d'un seuil prédéterminé. Un tel circuit de déclenchement analogique est décrit en détail dans le brevet francais N 2 530 089 de la demanderesse, mais il est evident que l'invention est applicable à tout autre type de circuit de traitement, notamment un declencheur numérique. La figure 2 illustre le schéma électrique équivalent du dispositif ae détection 20, associé au disjoncteur tétrapolaire 10 de la figure 1, les trois cellules de redressement PR1, PR2, PR3 en pont comprenant douze diodes VD1 à VD12 réparties en six groupes connectés en parallèle aux bornes de sortie positive 30 et négative 32. Chaque groupe comporte deux diodes en série VD1, VD2 ; VD 3, VD 4 ; VD 5, VD 6 ; VD 7, VD 8 , VD 9, VD 10 ; VD 11, VD 12, dont le point milieu El à E6 respectif est relié aux transformateurs de courant TI 1, TI 2, TI 3, TIN, à la borne test 24 par 1' intermédiaire du conducteur commun 22 et à l'autre borne test 26. Le dispositif de détection 200 selon la figure 3 est une variante de la figure 2 pour un disjoncteur triphasé sans neutre. Il suffit dans ce cas de supprimer les deux diodes VD7, VD8 et le transformateur de courant TIN, le reste du schéma étant identique à celui de la figure 2. Lors du branchement du disjoncteur 10 et en position de fermeture des contacts 12, le fonctionnement du dispositif de détection 20, 200 équipé du circuit test 23 selon l'invention est illustré sur les diagrammes des figures 4 à 7 - la figure 4 montre le diagramme temporel -des courants alternatifs déphasés il, i2, i3 dlivrés respectivement par les transformateurs de courant TI 1, TI 2, TI 3 du dispositif de détection 200 de la figure 3. Le réseau triphasé est équilibré, et aucun courant test n'est injecté dans les bornes test 24, 26. Le courant redressé i max circulant dans la résistance de mesure R présente une faible ondulation et représente le maximum des courants de phase correspondant à la somme des alternances positives des courants élémentaires il, i2, i3. Les diodes VD11 et VD12 restent toujours bloquées, - la figure 5 représente le diagramme temporel sans test des différents courants alternatifs dans le dispositif de détection 20 de la figure 2, appliqué à un réseau triphasé déséquilibré avec neutre.Dans ce cas, les diodes VD11 et VD12 sont toujours non conductrices, et 11 intensité du courant i max dans la résistance de mesure R correspond à un instant donné a la somme des intensités des alternances positives des courants élémentaires i7, i2, i3 et iN, - la figure 6 correspond au diagramme temporel de la figure 4 (réseau triphasé équilibré à fréquence 50 Hz) avec un test à courant continu. Lorsque le sens du courant test (i test) continu est oriente de la borne 26 vers l'entrée E6 (figure 3), les diodes VD11 et VD9 sont conductrices, alors que ces diodes VD 12 et VD10 sont bloquées.Le courant test (i test) s'ajoute aux courants de phase circulant dans la résistance de mesure R, et la courbe du courant i max est décalée vers le haut par rapport à celle de la figure 4. Lorsque le sens du courant test (i test) continu est orienté de la borne 24 vers l'entrée E5 (figure 3) les diodes VD10 det VD12 sont conductrices, et les diodes VD9 et VD11 sont bloquées. Le courant test s'ajoute toujours aux courants de phase circulant dans la résistance R, - la figure 7 montre le diagramme temporel de la figure 5 (réseau triphasé déséquilioré 50 Hz avec neutre) lors d'un test à courant alternatif 200 Hz appliqué aux bornes test 24, 26, de la figure 2. Le courant i max circulant dans la résistance de mesure R représente la somme des alternances positives des courants élémentaires il, i2, i3, iN, et du courant test alternatif (i test). L'operation de test peut être effectuée à tout moment lorsque le disjoncteur 10 est connecté au réseau alternatif, et le courant test (i t-est) se superpose aux courants redressés en provenance des transformateurs de courant TI1 à TIN. L'injection du courant test au moyen du simulateur extérieur est assimilée à une entrée de commande d'un transformateur de courant, et intervient du cote alternatif de la troisième cellule de redressement PR3 constituée par le pont de diodes VD9, VD10, VD11 et VD12. En plus du contrôle du circuit de traitement 34, le test vérifie également l'état du dispositif de détection 20, 200, du côté alternatif. Le test peut bien entendu etre opéré lorsque le disjoncteur 10 est déconnecté du réseau. Dans ce cas, seul le courant test (i test) continu ou redressé circule dans la résistance de mesure R, etant donné que les courants alternatifs élémentaires il, i2, i3, in, des transformateurs de courant TI1 à TIN sont nuls. Le redressement avec test du dispositif de détection (20, 200) est independarlt de la nature du courant test. Le simulateur de défaut peut en effet injecter indifféremment un courant continu ou un courant alternatif de fréquence quelconque pour tester le bon fonctionnement du déclencheur électronique 16. La polarité de la source à courant continu n'intervient pas lors d'un test à courant continu, et une inversion de polarité sur les bornes test 24, 26, est parfaitement admise lors du raccordement du simulateur. Le déclencheur électronique 16 est insensible à un courtcircuitage accidentel des bornes test 24, 26, lorsque le disjoncteur 10 est connecté au réseau. L' invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrenent décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire å toute variante restant dans le cadre des équivalences électrotechniques ou électroniques, notamment celle dans laquelle les transformateurs de courant TI1 à TIN seraient remplacés par d'autres capteurs de courant. REVZNDICATIONS 1. Déclencheurstatique (16) pour un disjoncteur (10) électrique multipolaire à mécanisme (14) de commande d'un système de contacts séparables (12) comprenant: - un dispositif de mesure (20) ayant un capteur de courant par pôle pour détecter l'intensité du courant circulant dans chaque conducteur actif R, S, T, N, du réseau à courant alternatif, et des moyens de redressement (VDl à VD12), connectésélectriquement avec ledit capteur pour délivrer un signal redresssé de commande, proportionnel à l'intensité maximum des courants du réseau, - un circuit électronique (34) de traitement dudit signal de commande, comportant au moins un circuit de déclenchement temporisé ou instantané susceptible d'envoyer avec ou sans retard un ordre de déclenchement à un organe de commutation statique (36) lorsque ledit signal dépasse un seuil prédéterminé, - un électro-aimant à bobine (18) de déclenchement piloté par ledit organe de commutation (36) et agissant sur le mécanisme (14) après l'émission de l'ordre de déclenchement, pour ouvrir le système de contacts séparables (12), -et un circuitde test (23) à bornes auxiliaires (24,26) pouvant être raccordées à un simulateur de défaut destiné à injecter un courant de défaut artificiel pour contrôler le fonctionnement du dclenc'.1eur statique (16), lorsque le disjoncteur (10) est connecté ou déconnecte avec les conducteurs actifs du réseau, caractérisé en ce qu'un circuit de connexion interne (28) assure la liaison entre les bornes (24, 26) auxiliaires du circuit test (23) et l'entrée (5, E6) d'une cellule de redressement (PR3) ayant un pont redresseur à diodes (VD9, VD10, VD11, VD12), dont la sortie est branchée électriquement en parallèle avec les sorties respectives des ponts des autres cellules de redressement (PR1, PR2) associées aux capteurs de courants. 2. Déclencheur statique (16) selon la revendication 1, chaque capteur de courant comprenant un transformateur de courant (tir, TI2, Tri3, TIRS) ayant un enroulement secondaire de mesure qui fournit un courant alternatif élémentaire il, i2, i3, iN, constituant l'image de l'intensité du courant circulant dans les conducteurs actifs (R, S, T, N) du réseau, caractérisé en ce que les diodes (VD1 à VD12) des cellules de redressement (PRi, PR2, PR3) en pont sont réparties en une plùralité de groupes identiques connectés electriquement en parallele entre la borne de sortie positive (30) et la borne de sortie négative (32) du dispositif de mesure (20), chaque groupe comportant une paire de diodes en série (VD1, VD2 ; VD3, VD4 ; VD5, VD6 ; VD7, VD3 ; VD9, VD10 ; VD11, VD12) dont le point milieu (El à E6) est relié respectivement à l'une des extrémités de l'enroulement secondaire des transformateurs de courant (TI1 à TIN), à la preraière borne (24) auxiliaire du circuit test (23), et à la deuxième borne (26) auxiliaire du circuit test (23). 3. Déclencheur statique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'autre extrémité de l'enroulement secondaire des transformateurs de courant (TI1 à TIN) est reliée à un conducteur commun (22) en liaison électrique avec la première borne (24) du circuit test (23). 4. Déclencheur statique selon l'une des revendications 2 ou 3, pour un disjoncteur tétrapolaire de protection d'un réseau triphasé avec neutre, caractérisé en ce que les cellules de redressement (PR1 à PR3) associées au circuit test (23) et aux transformateurs de courant (TI1 à TIN) comportent douze diodes réparties en six groupes de deux diodes série. 5. Déclencheur statique selon la revendication 2 ou 3, pour un disjoncteur tripolaire de protection d'un réseau triphasé sans neutre, caractérisé en ce que les cellules de redressement (PR1 à 223) associées au circuit test (23) et aux transformateurs de courant (TI1 à TI3) comportent dix diodes réparties en cinq groupes de deux diodes série. 6. Déclencheur statique selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la borne de sortie positive (30) du dispositif de mesure (20) est connectée d'une part à une résistance ae mesure R ayant une valeur fixe ou ajustable en fonction du calibre, et d'autre part à la cathode de deux diodes (VD10 VD11) dont l'anode est reliée respectivement par le circuit de connexion (28) à la première borne (24) et à la deuxième borne (26) du circuit test (3). 7. Déclencheur statique selon l'une des revendications 1 å 6, caractérisé en ce que le circuit test (23) est connecté électriquenent du coté alternatif d'une cellule de redressement (PR3).