Brevet FR2602923A1 — publié le 19880219

La présente invention a pour objet un dispositif de protection des transformateurs, circuits haute-tension à plus de 1000V, à l'usage d'alimentation des enseignes lumineuses et tubes à néon, argon, etc... En effet, ce type de tube nécessite une tension très élevée, généralement plus de 1000V et pouvant aller jusqu'a 10000V, avec un point milieu a la terre qui peut diminuer l'incidence de ce voltage élevé. Ce voltage élevé est dangereux pour l'homme, d'une façon directe par électrocution, ou d'une façon indirecte par les risques d'incendies qu'il peut occasionner. fifin de remédier à ces inconvénients sus-cités, l'invention vise à atténuer le danger d'une façon substantielle, active et préventive. Lorsque ces tubes ne fonctionnent pas pour une quelconque raison, par exemple Si le tube est cassé (cas le plus général), le voltage efficace est alors disponible dans sa totalité, qui est généralement égale ou supérieure au double de la tension de fonctionnement. Il est donc impératif qu'un système puisse venir contrecarrer a ce stade les dangers encourrus. L'invention vise à déconnecter le réseau de l'alimentation du transformateur et ce, d'une façon immédiate (quislques fractions de secondes) plusieurs modes peuvent etre utilisés, simultanément ou séparément. Un dispositif selon l'invention, présenté Fig.1 comprend un élément de disjonction du transformateur lors de la présence d'un courant accidentel supérieur à la valeur préalablement déterminée (seuil de sécurité) entre le point PE du transformateur et la terre (ce type de courant s'établit généralement de façon accidentelle lors d'une cassure du tube, d'où arc et risques d'incendie). Ce dispositif comprend (voir Fig.i) au moins une diode ou un pont redresseur (1) intercalé entre le point PE et la prise de terre. Toute présence de courant entre ces deux points engendre une tension entre le point X et le point Y. Une diode Zener (2) bien que non indispensable peut plafonner la tension et permettre ainsi de protéger l ment détecteur. Une diode (3) et un condensateur (4) ont pour roule d'intégrer cette tension et empêcher le système d'agir dans les cas d'anomalies fugitives (durée très courte, quelques micro-secondes). La résistance (5) étale dans le temps, la décharge du condensateur, créant une inertie et procurant ainsi un courant moyen. L'isolement galvanique du système par rapport au réseau est assuré par le couple opto-électronique led-thyristor (6). Tout courant accidentel se trouvant entre PE et T entratne un courant dans le thyristor. Ce courant actionne la bobine d'un relais au contact-repos auquel il est appliqué, ouvre le contact et par conséquent va déconnecter le transformateur du réseau. La du ode (7) qui est connectée entre le contact-marche et la résistance (8) a pour roule de maintenir le relais ouvert. La capacité (10) a pour roule de filtrer le voltage et la résistance (8) a la double fonction d'adapter le voltage de relais (9) au réseau et d'autre part de l'empecher de réagir d'une façon plus rapide que la sécurité requise. Une autre variante possible de l'invention (Fig.2) peut étre utilisée indépendamment de la précédente, ou au contraire en combinaison avec elle ce qui lui confère ainsi une double sécurité à l'utilisation. Elle comprend (voir Fig.2) un relais contact-repos (11), un thyristor (12), une capacité (13), qui a la même fonction que la capacité (10), une résistance (14), qui a la même fonction que la résistance (8), un thyristor (12); ce thyristor (12) est le même que le thyristor de la Fig.l, à l'exception près qu'il est controlé par le point G (courant de gachette). On prélève une tension alternative a travers la résistance (15) déphasée à environ 90" par la capacité (27); la diode (26) redresse cette tension déphasée, qui est appliquée au collecteur du transistor (24), afin d'être controlée par celui-ci. L'élément (16) qui peut être une impédance selfique, une résistance ohmique ou un transformateur de courant, etc... a pour roule de générer une tension proportionnelle au courant la traversant ou d'engendrer une tension au delà d'un certain courant donné. Cette tension est appliquée à la base du transistor (24) a travers la résistance (25) et peut être déphasée par un jeu de capacité-résistance si nécessaire. Le transistor (24) a pour roule de contrôler la tension redressée par la diode (26). Cette tension est neutralisée lorque le courant provenant de l'élément (16) est en phase, ce qui est le produit d'un transformateur normalement chargé, et ne tient pas compte du courant de compensation capacitive généralement utilisé pour la correction de facteurs de puissance. Si l'on veut que le circuit tienne compte d'une autre nature de charge, il suffit de supprimer la capacité (27) et éliminer la résistance Cette tension redressée, controlée et filtrée par l'ensemble capacité (28) et résistance (29) est appliquée à la gachette du thyristor (12) à travers la résistance (30). La résistance (31) a pour rôle de diminuer la sensibilité de la gachette du thyristor. On trouve généralement au point E une tension de quelques volts lorsque le transformateur est incorrectement chargé. Le système tel qu'il est décrit se comporte comme un disìoncteur qui agirait seulement en présence d'une charge nulle ou insuffisante; c'est le cas des transformateurs haute-tension en l'absence d'une charge au secondaire, laquelle engendrerait un courant insatisfaisant dans l'élément (in). Toute diminution du courant au dessous d'un seuil satisfaisant entratne une ouverture du relais et cela tant qu'une tension est présente à l'entrée. Pour réarmer le système, il suffit d'une part de faire disparattre l'anomalie et d'autre part de procéder à la coupure de l'alimentation pendant une certaine durée afin de permettre au relais de se mettre à l'état conducteur. Un système de réarmement manuel peut également être envisagé. Une troisième protection (voir Fig.3) peut s'ajouter aux deux précédentes; elle consisterait à prélever une tension donnée proportionnelle au courant transverse, soit à partir d'une tension donnée, soit à partir d'un certain courant traversé. Cette tension prélevée détectée par la diode ( est tamporisée par la résistance (20), la capacité (21) et la résistance (22). Ru dela d'un certain seuil, cette tension actionnerait la gachette du thyristor (6T). De ce fait, on obtient une disjonction par surintensité (c'est le cas souvent si le transformateur est surchargé, ou lors de la mise accidentelle en court-circuit, ou lors d'une augmentation accidentelle de la tension du réseau). L'élément (23) peut etre une simple résistance, ou une résistance en série avec une diode de découplage, ou encore une diode Zener agissant au delà d'une certaine tension. La combinaison de ces trois procédés peut assurer une qualité exceptionnelle de protection. De plus, des transformateurs de type classique ou électronique peuvent être utilisés sans distinction. D'autre part, le thyristor utilisé peut entre substitué par tout autre élément semi-conducteur actif. L'utilisation de l'interrupteur contact-repos a été décrit à titre d'exemple, parce qusil présente moins de consommation d'énergie; il n'y a néanmoins aucun inconvénient à utiliser à sa place un relais à contact-marche. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé indépendamment du transformateur haute-tension, ou peut être intégré à celui-ci. Un élément de coupure électromécanique tel qu'il vient d'etre décrit peut être substitué à un relais électrostatique (exemple triac), sans sortir pour autant du cadre de l'invention, il suffit pour celà de faire l'adaptation nécessaire; cette adaptation, ainsi que toutes celles ci-dessus décrites sont à la portée de l'homme de l'art. Ce dispositif peut trouver un vaste champ d'applications pour la protection des hommes et de l'environnement et des transformateurs eux-mEmes permettant une longévité accrue. En outre, certaines règles de sécurité draconiennes jusqu'ici pleinement justifiés pourraient grâce à cette invention être grandement atténuées. De plus, l'invention ayant la faculté de détecter le fonctionnement anormal d'un tube, on peut l'utiliser dans les carrefours de la signalisation routière (feux tricolores), ou autres signalisations (trafics et signalisations routiers, ferrovières, etc...). Le dispositif peut être adjoint à un feu rouge par exemple; en cas de non-fonctionnement, on commute un deuxième feu de rechange ou on neutralise l'effet de signalisation en rendant le feu orange clignotant. REVENDICTIONS 1- Dispositif assurant la protection, la disjonction, pour des raisons de sécurité, des transformateurs électriques de haute-tension, caractérisé par le fait qu'il dispose d'un élément détecteur d'anomalies (16), mis en série entre le primaire du transformateur et le réseau (AI,A2) qui détecte une carence dans la consommation normale du transformateur et agissant sur le transformateur après un délais résonnable de constatation de la non-consommation normale et disjonctant le circuit. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un élément détecteur de fuite (1), d'un seuil déterminé et utilisant un élément d'isolement galvanique (6) transmettant cette fuite par un coupleur opto-électronique (6). 3- Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la disjonction des circuits est déterminée par un surcroft de courant dans l'élément (1.) 4- Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que l'élément de coupure (11) ou (9) est représenté par des relais statiques du type TRIAS.