Brevet FR2597275A1 — publié le 19871016

La présente invention concerne un disjoncteur à déclenchement statique avec règlage automatique du circuit. Il est de pratique courante dans l'industrie des disjoncteurs en bottier moulé d'étalonner individuellement 5 chaque ensemble magnétique de déclenchement thermique que comportent de tels disjoncteurs pendant le processus de fabrication. Les disjoncteurs qui ne répondent pas à la caractéristique spécifiée de réponse sont détournés de manière à subir un étalonnage supplémentaire. Le nouvel 10 étalonnage effectué manuellement, diminue le rendement global de la fabrication des disjoncteurs. Il faut également procéder à un étalonnage des disjoncteurs à déclenchement statique que contiennent les circuits électroniques de déclenchement. On effectue cet étalonnage 15 avec des équipements d'essais informatisés, dans lesquels le réglage est exécuté automatiquement en réponse à des déterminations informatisées. La source principale d'erreur dans les ensembles électroniques de déclenchement est constituée par les transformateurs de courant et par les circuits de 20 conversion analogique-numérique. Une autre source d'erreur réside dans les résistances de règlage du gain qu'on utilise dans des amplificateurs opérationnels que contient le réseau de traitement du signal dans le circuit de déclenchement. Comme la caractéristique de transfert de chaque module de - 2 - l'ensemble de déclenchement doit répondre aux conditions de la spécification des normes industrielles, on doit employer extérieurement un certain moyen de règlage des résistances sans se détourner du montage automatique du module pendant les stades finals de l'assemblage. On trouve un exemple d'ensemble électronique de déclenchement pour disjoncteur à déclenchement statique, dans la demande de brevet des EtatsUnis d'Amérique n 631 708, déposée le 17 juillet 1984 sous le nom de "Digital I2T 10 Pickup, Time Band and Timing Control Circuit For Static Trip Circuit Breakers" (Capteur IT2 numérique, bande de temps et circuit de commande de synchronisation pour disjoncteur à déclenchement statique). La plupart des composants du circuit sont situés sur un circuit intégré qui peut également 15 comporter un processeur numérique. Cette demande de brevet est incorporée ici à titre de référence. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 550 360 décrit un moyen pour régler des circuits ne comportant aucun processeur numérique. Un objet de la présente invention est un moyen pour le règlage automatique des résistances d'établissement de gain afin d'étalonner un ensemble électronique de déclenchement du type faisant appel à un circuit logique numérique ne comportant pas de processeur numérique. Un ensemble électronique de déclenchement comportant un moyen d'étalonnage automatique est fourni par un réseau résistif interconnecté par des fils fusibles. Un ordinateur de test dans une connexion de réaction avec l'ensemble de déclenchement fournit des déterminations précises des fils 30 qui doivent être coupés afin de conférer la réponse requise. Un panneau amovible d'évaluation permet d'ajuster le régime. en ampères du disjoncteur tout en procédant à une sélection des options en valeurs d'actionnement par surintensité. La description qui va suivre se réfère aux figures 35 annexées qui représentent respectivement: _ 3 - 2597275 Figure 1, un schéma du circuit d'un ensemble électronique de déclenchement employant un circuit de réglage selon la présente invention; figure 2, un schéma du circuit de règlage utilisé dans 5 le circuit de l'ensemble de déclenchement de la figure 1 --; et figure 3 un organigramme représentant les étapes du processus utilisé pour étalonner le circuit de l'ensemble de déclenchement décrit en figure 1. En figure 1, on a représenté un ensemble électronique 10 de déclenchement, dans lequel des transformateurs d'échantillonnage de courant 23-25 sont disposés sur les phases séparées A, B et C d'un bus d'alimentation triphasé. Les transformateurs comportent des enroulements primaires 11-13, des noyaux 14-16 et des enroulements secondaires 17-19. Des 15 varistors en oxyde métallique 20-22 sont disposés aux bornes de chaque enroulement secondaire afin de protéger les transformateurs contre les pointes de tension. Des redresseurs en pont 26, 27, 28 sont branchés entre les transformateurs de courant et le panneau d'évaluation 33 au moyen de 20 trois conducteurs séparés 30-32 et d'un conducteur séparé 29 qui comprend le bus positif. Les redresseurs en pont sont également reliés à des broches P12-P14 d'un processeur de signaux 50 à circuits intégrés au moyen de conducteurs 53-55 afin de fournir les entrées de signaux. Les signaux d'entrée 25 sont appliqués à des broches P1-P3 du panneau d'évaluation afin de produire des signaux de tension représentatifs à trois résistances de charge R1-R3, une résistance étant prévue par phase, et de là par une connexion commune par un conducteur 38 à une broche P6 qui est reliée au bus négatif 30 de référence 40 par un conducteur 39, comme cela est représenté. Le module du panneau d'évaluation 33 est connecté de manière amovible à l'ensemble de déclenchement au moyen des connecteurs à broche P1-P6, de sorte qu'on peut choisir diverses valeurs pour les résistances de charge R1-R3 afin de 35 régler le régime en ampères du disjoncteur. Dans le panneau - 4 - d'évaluation on peut également choisir les options de déclenchement du disjoncteur, par exemple un temps de déclenchement long, un temps court, et un déclenchement instantané, au moyen de l'agencement sélectif formé par des 5 bornes 34, 35 et des connecteurs 36 et 37. On discutera ciaprès plus en détail le moyen de sélection de ces options. Il suffit pour le moment de remarquer que le panneau d'évaluation est relié de manière amovible à des broches P10-P1l du processeur de signaux via des conducteurs 51, 52. Une 10 connexion à la masse entre le bus négatif 40 et le processeur de signaux est réalisée au moyen de broches P15, P16 et de conducteurs 56, 57. Le réseau de déclenchement instantané 59 comprenant des commutateurs S1-S3 est relié au bus négatif par un conducteur 58 et au processeur de signaux au moyen de 15 broches P17-P19. Une tension de référence est appliquée au processeur de signaux à une broche P20 reliée à un conducteur 60 par une liaison commune 61 connectée à la cathode d'une diode de référence D3 à intervalle de bande et à une résistance R13 de polarisation de référence. Le signal de 20 déclenchement sortant du processeur de signaux est transmis par une broche P21 à un transistor à effet de champ 63, qui agit en commutateur de non-déclenchement pour le relais 64 de déclenchement du disjoncteur, relais comprenant une bobine 65 et une diode D4. Un résonateur en céramique 66 monté entre 25 des broches P22, P23 fournit la référence de rythme pour le processeur de signaux. Le code d'actionnement produit par le processeur de signaux à une broche P24 est appliqué à une broche P30 ou il est mis à la disposition de l'équipement automatisé de test. Des résistances R14, R15 de polarisation 30 d'alimentation sont montées entre le bus positif et le processeur de signaux à des broches P25, P26 et assurent la polarisation des circuits du processeur de signaux. La tension d'alimentation appliquée au processeur de signaux est contrôlée par un transistor à effet de champ 45, fonctionnant 35 en régulateur de commutation en shunt placé entre le bus - 5 - 2597275 positif 20 et le bus de masse 40. La commande de la grille du transistor à effet de champ 45 est fourni via une connexion 47 à partir d'une broche P28 du circuit intégré 50 de traitement de signaux. Des broches de tests P7, P8 permettent l'essai in situ de la réponse en déclenchement des processeurs de signaux et appliquent l'entrée du test à une broche P27 du processeur de signaux par un conducteur 49 et sont reliées au bus positif par une diode D2. Une diode D1 avec des condensateurs de filtrage C1 et C2 et une résistance 10 R12 éliminent la fréquence de bruit indésirable du bus positif avant sa connexion au processeur de signaux. Les condensateurs de filtrage C1 et C2 servent également de source d'énergie pour commander la bobine 65 de l'actionneur pendant un déclenchement. Des résistances de défaut R4-R6 15 sont reliées aux redresseurs en pont par les conducteurs 3032 et au bus négatif par un conducteur 42 de manière à présenter la valeur nominale la plus basse des résistances au processeur de signaux lorsque la fiche d'évaluation 33 à laqulle sont fixées les résistances plus élevées R1-R3, est 20 débranchée du circuit. Le circuit de réglage 43 est relié électriquement au processeur de signaux par un conducteur 48 à une broche P29 et au bus positif par une résistance R11 et un conducteur 44. La fonction du circuit de règlage est de permettre l'étalonnage de la réponse du processeur de signaux 25 par sélection de résistances de réglage R8-R10 reliées électriquement en parallèle à une résistance de base R7. Cela s'effectue commodément au moyen de liaisons fusibles sélectionnables L1-L reliées à des broches P31-P36. L'étalonnage i 3 31l 36' précis du processeur de signaux par le circuit de réglage 30 constitue une caractéristique importante de la présente invention. On trouvera les composants du processeur de signaux 50 dans la plaquette à circuit intégrée de la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 631 708 dont il a été question ci-dessus et à laquelle on se reportera pour avoir 35 une bonne description des composants spécifiques du circuit. - 6 -2597275 Le fonctionnement d'un circuit de réglage pour la sélection de la caractéristique de captage d'un ensemble de déclenchement d'un disjoncteur par sélection de résistance pondérée en binaire afin de fournir une logique d'étalonnage au circuit de l'ensemble de déclenchement fait l'objet d'une demande antérieure de brevet américain ayant pour numéro de série 760 224, déposée le 29 juillet 1985 et ayant pour titre "Electronic Circuit Breaker Trip Function Adjusting Circuit" (Circuit électronique d'ajustement des fonctions de déclen10 chement d'un disjoncteur). Alors que cette demande décrit la sélection des réglages de la réponse de déclenchement d'un disjoncteur, la présente invention décrit l'étalonnage des sous-circuits de captage que contient le circuit du processeur de signaux de l'ensemble de déclenchement. 15 TABLEAU 1 VALEURS BINAIRES VALEURS DE RESISTANCE VARIATION EN % 111 957 - 4,30 969 - 3,10 101 980 - 2,00 993 - 0,70 011 1005 0,50 1018 1,80 091 1031 3,10 000 1045 4,50 En liaison maintenant tant avec la figure 2, qui est une représentation à grande échelle du circuit de réglage 43 que comporte l'ensemble de déclenchement de la figure 1, qu'avec le tableau I qui contient les valeurs pondérées binaires des résistances de ce circuit de réglage, on peut - 7 - 2597275 déterminer l'étalonnage effectif des signaux d'actionnement du processeur de signaux. Dans le tableau I, sous la rubrique "Valeurs de résistance", on a indiqué la valeur résultante de la résistance telle qu'elle est mesurée entre les points de 5 référence A, B qui est entrée dans le circuit du processeur de signaux en parallèle avec la résistance Ril. A chacune des résistances de réglage R8-R10 est affectée une valeur binaire prédéterminée comme cela est indiqué et la variation en pourcent par rapport à la valeur pré-établie est déterminée 10 pour chaque valeur de résistance comme cela est indiqué. Les fils fusibles L1, L3 permettent l'insertion ou la suppression de la combinaison binaire des résistances de réglage par apport de chaleur afin de fondre la combinaison sélectionnée des fils fusibles et donc éliminer les résistances de réglage 15 en série qui sont associées. Dès qu'on a monté le circuit 10 de l'ensemble de déclenchement décrit en figure 1, et avant branchement aux transformateurs de courant 23-25 de cet ensemble, on applique au conducteur 30 une basse tension à courant continu, de 20 l'ordre de 50-60 millivolts, de manière à fournir une entrée aux broches P12-P14 du processeur de signaux. On lit alors à la broche P30 la valeur d'actionnement (binaire 1 ou binaire 0) et procède à une comparaison avec une valeur de référence mise en mémoire de manière à déterminer si la valeur de la 25 tension d'entrée appliquée à la broche P30 est suffisante pour que l'ensemble de déclenchement entre la valeur d'actionnement. On augmente le signal d'entrée jusqu'à ce que la valeur reçue à la broche P30 indique qu'on a atteint la valeur d'actionnement. On procède à une comparaison entre le 30 signal d'entrée aux broches P12P14 et une valeur nominale d'actionnement 1X afin de déterminer la variation en pourcent du réseau de résistances par rapport à une valeur idéale de référence. Sur un équipement d'assemblage automatisé, on effectue l'application du signal de test et l'analyse de la 35 valeur d'actionnement résultante dans un ordinateur séparé, - 8 - désigné ciaprès par "ordinateur de test", tel que le modèle IBM PC type AT, dans lequel l'information indiquée dans la tableau I est stockée dans une mémoire morte sous forme de table de "consultation". Dès que la détermination est faite 5 quant au nombre de fils fusibles à enlever, un contrôleur programmable tel que celui de la série dite SIGNA, fabriquée par la société dite Summation Systems, est actionné de manière à appliquer sélectivement un potentiel aux broches sélectionnées parmi les broches P31-P36 de manière à faire 10 fondre les fils fusibles ou, en variante, on actionne un laser de haute puissance et le dirige sur les fils fusibles spécifiques de manière à en provoquer la fusion par un rayonnement à température élevée. En figure 3, on a indiqué le programme d'étalonnage placé à l'intérieur de l'ordinateur 15 de test, programme qui fonctionne de la manière suivante. On applique un signal de test à la phase A (67) et procède à une détermination du fait que le code d'actionnement est passé au niveau haut (68) et, si tel n'est pas le cas, on augmente le signal de test d'une quantité finie (69). 20 Si le code est au niveau haut, la différence entre le signal de test et une réponse pré-étalonnée est déterminée (70), la différence est numérisée, une correction est obtenue à partir des tables de consultation (71) et la configuration appropriée des fils fusibles est obtenue (72). Un ensemble 25 auxiliaire d'alimentation est alors actionné et appliqué de manière à fondre les fils fusibles prédéterminés (73) et la réponse d'actionnement est l'objet d'un nouveau test pour confirmation (74). La procédure de confirmation est alors répétée pour la phase B et pour la phase C de manière 30 à avoir la confirmation que les variances entre les trois phases se trouvent dans des tolérances acceptables. Pour les valeurs indiquées en figure 2 et avec les valeurs appropriées de résistance du tableau I, la valeur requise pour la résistance entre les points de référence 35 A, B est 1 000 ohms. Pour une valeur donnée de R7, en sup- _ 9 _ 2597275 posant que la résistance mesurée entre A et B donne 1045 ohms, l'erreur provoquée est de 4,50%. La table de consultation donne les valeurs binaires 0, 1, 1 pour une erreur minimum de 0,50% et donc donne l'indication que le fil 5 fusible L1 doit être ouvert. On actionne alors l'alimentation auxiliaire (non représentée) de l'ordinateur de test aux bornes P31' P34 et on applique une tension suffisante de manière à faire fondre le fil fusible L1 et donc éliminer la résistance R8 dans le réseau de réglage. TABLEAU II CONNECTEURS OPTIONS 36, 37 connectés Temps de déclenchement long Temps de déclenchement court Déclenchement instantané 36 non connecté Temps de déclenchement court 37 connecté Déclenchement instantané 36 connecté Déclenchement instantané 37 non connecté 36 37 non connectés Déclenchement à la mise sous tension. Comme on l'a décrit précédemment, le panneau d'évaluation 33 permet multifonctionnellement le choix des résis25 tances R1-R3 pour le réglage du régime en ampères du disjoncteur ainsi que la sélection des diverses options de déclenchement. En liaison avec le tableau II, on voit que quatre options de déclenchement sont possibles en utilisant seulement deux connecteurs 36, 37. Un utilisateur peut 30 par conséquent choisir l'une quelconque des options possibles ou leur totalité en enlevant soit l'un des connecteurs soit les deux selon l'option choisie. On vient de montrer qu'on peut obtenir une réponse d'actionnement précise d'un disjoncteur avec un programme 35 d'étalonnage qui implique un circuit de réglage ajustable, - 10 - 2597275 ce programme étant exécuté rapidement sur un équipement de test automatique sans dépenses supplémentaires. On a également décrit un panneau d'évaluation amovible capable de permettre tant le choix de l'option de déclenchement que le régime en ampères du disjoncteur. - 11 - 2597275 REVENDICATIONS 1. Ensemble électronique de déclenchement (10) pour disjoncteur à déclenchement statique, caractérisé en ce qu'il comprend: des transformateurs (23-25) pour détecter un courant électrique dans un circuit électrique protégé; un moyen de processeur de signaux (50) connecté aux transformateurs et comportant une entrée et une sortie pour déterminer des conditions de surintensités à l'intérieur du 10 circuit électrique protégé; et un moyen de circuit d'étalonnage (43) connecté à l'entrée du processeur de signaux afin d'ajuster un signal de test d'entrée appliqué à l'entrée du processeur de signaux en réponse à un signal de test de sortie qui est reçu à la 15 sortie du processeur de signaux. 2. Ensemble électronique de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de circuit d'étalonnage comprend un réseau de résistances (R7, R10). 3. Ensemble électronique de déclenchement selon la 20 revendication 2, caractérisé en ce que le réseau de résistances comprend une première résistance (R7) montée électriquement en parallèle avec une multitude de secondes résistances (R8-R10) par l'intermédiaire d'une multitude correspondante de commutateurs. 4. Ensemble électronique de déclenchement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les commutateurs sont constitués de fils fusibles (L1, L2, L3). 5. Ensemble électronique de déclenchement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les secondes résis30 tances (R8-R10) sont pondérées en binaire par rapport à des valeurs prédéterminées du signal de test de sortie. 6. Ensemble électronique de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un panneau d'évaluation amovible (33) relié au processeur de 35 signaux (50) afin de régler le régime en ampères du - 12 - 2597275 disjoncteur à déclenchement statique. 7. Ensemble électronique de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tableau d'évaluation (33) comporte un panneau de circuits incluant au moins une résistance de charge (R1; R2; R3). 8. Ensemble électronique de déclenchement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une première paire de bornes pour que leur branchement électrique fournisse une première option d'actionnement par 10 surintensité. 9. Ensemble électronique de déclenchement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde paire de bornes pour qu'elles soient connectées électriquement et laissent les premières bornes débranchées afin de 15 fournir une seconde option d'actionnement par surintensité. 10. Ensemble électronique de déclenchement selon la revendication 8, caractérisé en ce que les premières bornes sont branchées et les secondes bornes sont branchées pour fournir une troisième option d'actionnement par surintensité. 20 11. Ensemble électronique de déclenchement selon la revendication 8, caractérisé en ce que les premières bornes sont débranchées et les secondes bornes sont débranchées afin de fournir une quatrième option d'actionnement par surintensité. 12. Procédé d'étalonnage d'un ensemble électronique de déclenchement de disjoncteur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: appliquer un signal d'entrée de test à l'ensemble de déclenchement et lire une première réponse de sortie sur une 30 valeur d'actionnement; comparer cette première réponse à une valeur prédéterminée d'actionnement et déterminer une première valeur de différence; comparer cette première valeur de différence à des 35 valeurs de résistance prédéterminées, pondérées en binaire, - 13 afin de fournir une première valeur de résistance d'étalonnage; et ajuster un réseau de résistances (R8-R10) à l'intérieur de l'ensemble de déclenchement pour fournir à cet ensemble la première valeur de résistance d'étalonnage. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: réappliquer à l'ensemble de déclenchement le signal d'entrée de test et lire une seconde sortie sur le niveau 10 d'actionnement; comparer cette seconde sortie à une seconde valeur prédéterminée d'actionnement afin de déterminer une seconde valeur de différence inférieure à la première valeur de différence. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à augmenter continuellement le signal d'entrée de test jusqu'à ce qu'il y ait obtension de la première réponse d'actionnement. 15. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en 20 ce qu'il comprend l'étape consistant à: disposer le réseau de résistances (R8-R10) sous forme d'une multitude de résistances de réglage connectées électriquement en parallèle avec une résistance de base (R7) par l'intermédiaire d'une multitude correspondante de fils fusi25 bles (L1-L3). 16. Procédé selon la revendication- 15, caractérisé en ce que l'étape d'ajustage du réseau de résistances comprend l'étape consistant à: faire fondre une combinaison prédéterminée des fils 30 fusibles de manière à fournir la première valeur de résistance d'étalonnage. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'étape consistant à faire fondre les fils fusibles (L1-L3) comprend le chauffage par résistance électrique. 18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en - 14 - 2597275 ce que l'étape consistant à faire fondre les fils fusibles comprend le chauffage par laser optique. 19. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les étapes consistant à comparer la première réponse 5 sur la valeur d'actionnement et à comparer la valeur de différence comportent l'emploi de tables de consultation dans un processeur numérique.