Brevet FR2609580A1 — publié le 19880715

La présente invention se rapporte à un module pour la protection des appareils électriques contre la foudre et les surtensions industrielles. Plus particulièrement, l'invention se situe dans le domaine de la protection électrique des réseaux téléphoniques et des réseaux d'alimentation électrique en basse tension alternative domestique et industrielle ainsi que des appareils raccordés à une antenne. Telle concerne la protection contre les surtensions provoquées autant par des phénomènes naturels, par exemple la foudre, que par des parasites électriques générés par des machines industrielles ou toutes autres perturbations électriques importantes. S'il existe déjà de nombreux parafoudres sur le marché, il s'est avéré que ceux-ci présentent tous au moins trois défauts. Tout d'abord, de structure beaucoup trop fragile, ces parafoudres doivent être remplacés pratiquement après chaque orage dans les régions montagneuses, particulièrement exposées aux intempéries. De ce fait, on peut citer qu'il est advenu que des industriels corses remplacent leur parafoudre té lé- phonique jusqu'à vingt cinq fois en une seule saison, ce qui laisse pécuniairement beaucoup à désirer quant à la qualité de la protection. Ensuite, en ce qui concerne plus particulièrement le réseau alternatif de distribution de tension domestique et industrielle et toujours pour des raisons de prix, les concepteurs de parafoudre n'ont jusqu'alors protégé que la phase du circuit, laissant le neutre en liaison directe parce qu'il est, dans les installations monophasées, le plus souvent relié directement à la terre En réalité, cette liaison directe à la terre sert de pontage et permet à la pointe de tension normalement dérivée à la terre, de s'écouler par le neutre pour venir endommager l'appareil à protéger de la même manière qu'elle i'aurait fait par la phase, sans I' interposition du parafoudre. Là encore, le problème de la protection totalement efficace n'est pas résolu. Finalement, dans les deux cas, d'une part du réseau téléphonique et d'autre part du réseau secteur de distribution de tension, certains composants appelés éclateurs à gat, sont utilisés à mauvais escient. En effet, lorsqu'ils absorbent la crête formée par l'excédent de tension, ces éciateurs présentent la propriété d'être parfaitement conducteurs. De ce fait, ils provoquent un court -circuit sur le réseau, et déclenchent le disjoncteur différentiel d'alimentation, ce qui est particulièrement dommageable s'il s'agit d'un appareil de surveillance, d'un banc d'essai ou d'un appareil de contrôle médical. II s' avère donc que les modules de protection actuellement disponibles présentent de nombreux défauts. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a en effet pour objet un module de parafoudre pour réseau téléphonique et basse tension alternative, caractérisé en ce qu'il se compose, entre chaque phase et la terre, d'un montage de base comprenant en dérivation un éclateur et une première varistance, le montage étant complété pour constituer une cellule en TT par une self rappelée à la terre à travers une deuxième varistance. Le module parafoudre objet de l'invention présente de nombreux avantages dont on ne citera ci-après que les plus importants - la durée de vie de ces modules est pratiquement infinie dans les conditions habituelles de fonction nement - la qualité de la protection autant en intensité qu'en tension est quasi-parfaite - tous les pôles du générateur de tension sont syme- triquement écrêtés, évitant de ce fait la détérioration de l'appareil à protéger ; - le court-circuit faisant déclencher le disjoncteur est définitivement évité. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, dans le cas de deux exemples d'application expliqués en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels - la figure 1 est le schéma électrique du module selon l'invention dans son application monophasée - la figure 2 est le schéma électrique du module conforme à l'invention dans sa version triphasée sans neutre. Conformément à l'invention et comme le montre, à titre d'exemple non limitatif, la figure 1, le module de protection se compose de deux montages de base 1 et 2 entre la phase P et la terre T ,'our le premier et entre le neutre N et la terre T pour le second. Les deux montages sont identiques dans leur constitution. On examinera tout d'abord le premier montage de base 1 qui est constitué par un éclateur, par exemple à gaz El, monté dans une douille, qui a pour but d'absorber la pointe de tension pouvant endommager l'appareil à protéger, pendant toute la période de Tonde de choc. En série, avec cet éclateur, se trouve placé une première varistance VI de tension identique ou voisine à la différence de potentiel moyenne en service, de façon à éviter de court-circuiter le générateur de tension, en général le réseau de distribution de tension, pendant la durée de conduction de l'éclateur El. Ce premier montage écrêteur de tension est complété dans sa branche transversale pour constituer une cellule en TT par une self L1, destinée à lisser la tension précédemment écrêtée et à limiter le courant, par exemple dans le cas d'applications courantes d'appareils de valeur à protéger, à une intensité moyenne d'environ six ampères. La troisième branche de la cellule en T7 est raccordée à la terre en aval de la self L1 à travers une seconde varistance V2 Celle-ci limite définitivement la surtension résiduelle à la différence de potentiel moyenne voulue et l'intensité moyenne tolérée à environ six ampères. L'excédent de courant et de tension est ainsi évacué à la terre, c'est-à-dire au point possédant la différence de potentiel la plus basse, de manière à ne pas nuire, même en période de sollicitation du parafroudre, au bon fonctionnement de l'ensemble. Le montage de base est répété en parallèle entre le neutre et la terre par le deuxième montage de base 2 qui est essentiellement constitué par la répétition symétrique du premier montage de base 1 placé entre la phase et la terre. Le deuxième montage de base 2 disposé entre le neutre et la terre comporte les mêmes composants que le premier montage référencés E2, V3, L2, V4. La valeur de la seconde varistance V2 détermine la limitation de l'intensité dérivée et la tension de sortie à la valeur souhaitée. Selon une autre application de l'invention, ce tope de montage convient à la protection et au lissage de toutes tensions alternatives moyennes comprises entre 4 volts et 440 volts. De ce fait, il est possible d'adapter le montage au réseau téléphonique (60 volts, sa volts) comme au réseau basse tension mono ou triphasé (220 - 350 - 442 volts). Bien entendu, dans le cas de tensions polu- phasées, il faudra prévoir, entre chaque phase et la terre, autant de montages de base qu' i I existe de phases plus un montage supplémentaire protégeant le neutre. On a représenté à titre d'exemple sur la figure 2 un montage en réseau triphasé sans neutre. Les trois phases P1, P2 et P3 sont chacune reliées à la terre T par un montage de base 1, 2 et 3. Les composants du troisième montage sont référencés par analogie E3, V5, L3 et V6. Le branchement du module de parafoudre conforme à l'invention s'effectue de manière très simple, quels que soient les types de modules de protection concernés. On examinera ci-après les principales applications Modules pour la protection d'un réseau téléphonique ils comportent une série de trois picots carrés d'entrée sur lesquels les fils s'enroulent selon la technique dite du wrapping. Au niveau de la sortie, deux variantes sont possibles, soit par une série de trois picots sur lesquels on enroule les fils, identiques à ceux de l'entrée, soit par une embase femelle acceptant les conjoncteurs téléphoniques normalisés et agréés sur le marché. Modules pour la protection du réseau 220-30-440 volts Là encore, deux modèles sont proposés. Le premier comporte un bornier à vis de trois plots à l'entrée, acceptant une section de câbles électriques de 2,j mm2, la sortie se branchant via une embase secteur normalisée avec branchement de terre. Le second se présente sous la forme d'un module pouvant être monté sur les rails normalisés et, de ce fait, incorporé à tout type de tableau électrique, le branchement à l'entrée et à la sortie se faisant alors par des languettes à vis. Dans tous les cas, les câbles d'entrée franchissent le boîtier du module par un passe-fil à blocage. Ce montage permet dorénavant de répondre de façon tout à fait satisfaisante aux inconvénients décrits précédemment. L'invention a été décrite à propos de la protection des réseaux téléphoniques et de distribution électrique basse tension domestique et industrielle. Cependant, elle peut également être appliquée à toute autre source de courant alternatif nécessitant une protection efficace contre les surtensions. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représenté sur les figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du cadre de protection de l'invention. REVENDICATION; 1. Module de protection électrique, caractérisé en ce qu'il se compose entre chaque phase P et la terre T ainsi qu'entre le neutre N et la terre T d'un montage de base (1),(2), (3)... formé pour sa première branche en dérivation entre la phase et la terre d'un éclateur E et d'une première varistance, le montage est complété pour constituer une cellule en TT par une self L pour la branche transversale rappelée à la terre T par une deuxième varistance. 2. Module selon la revendication 1 caractérisé en ce que identiquement à chaque phase P, le neutre N est protégé par le même montage de base que celui protégeant la ou les phases. j. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intensité dérivée est limitée en valeur par la deuxième varistance. 4. Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que ce la limitation de l'intensité est égale à six ampères. 5. Module selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble self et deuxième varistance limite la tension de sortie à la valeur souhaitée. 6. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la version téléphonique. comporte des picots à enrouler pour l'entrée et des picots à enrouler ou une embase pour conjoncteur normalisé pour la sortie. 7. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la version secteur comporte soit un bornier à vis pour l'en- trée et une embase femelle normalisée pour la sortie avec branchement à la terre, soit un module compatible avec les éléments fixés sur rail normalisé, pour son incorporation à tout type de tableau électrique et dont l'entrée et la sortie se branchent par l'intermédiaire de languettes à vis. 8. Module selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que, pour tout type de coffret standard, I'entrée du module est reliée par un câble franchissant le boîtier via un passe-fil à blocage.