Brevet FR2605814A1 — publié le 19880429

-2605814 - 1 - L'invention a pour objet la détection des nuages chargés d'électricité (nuages orageux) et ainsi en téléphonie notamment, de permettre l'isolation préventive des installations, alimentation secteur EDF et "terre de service"; une terre de service étant le positif de la batterie d'alimentation relié à la prise de terre nécessaire pour éviter les diaphonies et bruit_ parasites; et en radiophonie, d'isoler l'antenne émettrlce- réceptrice. Lorsqu'il s'agit de régler des problèmes relevant des surtensions, et tout particulièrement de la foudre, la notion de temps de réaction des éléments de protection est primordiale. De plus, malgré les précautions prises, il est quasiment illusoire de prétendre éviter les courants dérivés et les retours de terre après une montée importante du potentiel d'un point de mise à la terre par rapport à d'autres points mécaniquement reliés par des canalisations électriques. D'o l'objet de la présente invention, détecter l'approche d'un nuage électriquement chargé, et isoler le temps die son passage les installations à composants électroniques des alimentations secteur EDF et de la terre, et pour les mêmes ralsons, isoler électriquement l'antenne d'un émetteur réceoteur de radiocommunicatlon, évitant ainsi le foudroiement de l'antenne qu: de par sa configuration en pointe, est particulièrement sensible. Le dispositlf complet selon l'invention comporte un système résarvé à la téléphonie et un système réservé à la radiocommunication. Ceux-ci comprennent un moyen de détection proprement dite du champ magnétique à l'approche d'un nuage orageux, un poste de traitement de cette information, une partie mémorisation, les parties mécaniques de rupture des circuits de terre ou d'antenne, et enfin, les différentes commandes de déclenchement de disjoncteurs et alarmes, de réenclenchement automatique après temporisation, et de retour automatique en position de veille. La partie mécanique de rupture du rupteur de "terre de service" est constituée d'un moteur et d'un réducteur à l'extrémité duquel se trouve un axe en matière isolante et 260 5 8 14 -2- eéparti à distance de 5 cms 3 lames contacts, reliées respectivement au circuit de l'antenne captrice, au circuit de traitement de la captation de la charge électrique, et au circuit de liaison batterie d'alimentation des installations à la terre, en bout d'arbre une came permet la rotation et l'arrêt à 3/4 de tour de l'équipage. Ces lames viennent ensemble en contact sur une barre de cuivre qui les réunit électriquement, elles-mêmes reliées à la terre. La présente invention est illustrée par les plans 1/4 à 4/4 représentant: - FIG. 1 et 2 - l'antenne réceptrice - FIG. S - le schéma électrique du rupteur de "terre de service" - FIG. 4 et 6 --La présentation mécanique du rupteur de "terre de service" - FIG. 7 - Le schéma électrique du rupteur d'antennes. Les deux systèmes ont en commun la captation et la mémorisation du champ magnétique, ceci par une antenne captrice à pointe CI) de petite dimension placée dans un point haut du bâtiment qui abrite les matériels à protéger, un traitement de cette information par la commande de la gachette d'un thyristor (3), lui-même placé à l'intérieur d'un pont de cellules (5), la mémorisation de cette information par l'établissement d'un courant dans le circuit anode/céthode du thyristor (C3) assuré par une pile sèche (4) et l'alimentation d'un phototransistor (1l). Pour le système du rupteur de "terre de service", les liaisons de l'antenne captrice (1), du p6le positif de la batterie d'alimentation 24 ou 48 volts continus des installations de téléphonie et autres (13) et de l'anode d'une diode électro luminescente de commande d'un phototransistor C(11), arrivent respectivement chacune sur une lame contact (8), ellemême fixée sur l'axe mobile d'un moteur C12) et sont mis en point commun électrique sur une barre de cuivre (9), elle-même reliée à la terre (10). Ce moteur (12) alimenté par la tension continue d'alimentation de l'installation à protéger, est commandé par un }-ei5i (-)t, lui-mème sollicité au d4.blocage du phototransistor (11) lorsque sa diode électroluminescente est traversée par le 3- courant de la pile (4), le thyristor (3) étant débloqué, va assurer une rotation de 3/4 de tour et ainsi déconnecter les trois contacts (8), terre batterie (1S), cathode de thyristor (S) anode diode électroluminescente (11) de la barre de terre (9g S reliée à la terre (10), et assurant une isolation de 20 Kj minimum entre les différents contacts et la terre. Dans le même temps, la commande de disjonction des disjoncteurs d'alimentation des installations à protéger, est assurée (2/16). Des micro-contacts (1/32 et 2/32) mécaniquement commandés par une canne (32) solidaire de l'arbre du moteur (12) assurent sa rotation de 3/4 de tour complet et son arrêt, alimentent un relais d'alarme (17) et préparent la rotation dans l'autre sens en positionnant un relais (18) qui sera lui-même alimenté par la commande d'un monostable (19)assurant un retard réglé à environ 10 mn après le déblocage du phototransistor (11) ayant assuré le processus de déconnexion. Ce même relais (18) va permettre le réenclenchement automatique du disjoncteur, désarmé au début du cycle par son contact (3/18). Le système rupteur d'antenne émetteur-récepteur, 2e après détection, va mémoriser celle-ci par un relais à double enroulements en opposition (25), commuter un relais de puissance (2S) bistable sur lequel sont connectés les càbles coaxiaux (3e de l'antenne émetteur et ainsi ouvrir le circuit. Parallèlement, un relais (24) va ouvrir le circuit de l'antenne captr:ce du dispositif, déclencher les disjoncteurs par le contact (14) du relais (28) actionné en même temps que le relais (24>, et préparer le cycle de réenclenchement commandé par le monostable (19) dont le temps est réglé à environ 10 mn> au bout de ce temps, le relais (25) aura ses deux enroulements alimentés en opposition et relachera ses armatures, remettant ainsi le circuit antenne radio en service (30) et le dispositif en veille, le circuit antenne captrice (1) étant de nouveau relié à la terre, le relais (24) étant également revenu en position repos après le relachement du relais (25), et enfin réenclencher les disjoncteurs par le contact (2/31). La partie détection de la charge électrique du nuage orageux sera identique pour les deux systèmes. et ainsi, à l'approche d'un nuage chargé (cumulo-nimbus) un micro courant va s'établir dans ce circuit par la pointe (1) de l'antenne -4- captrice. cheminer par un cable coaxial CC) de liaison soudé à la pointe de l'antenne et raccordé à l'entrée CA) du dispositif, traverser la self à air et la résistance (2), et suivant la charge du nuage, positive ou négative, prendre l'une ou l'autre des diodes du pont de diode (5), la gachette du thyristor (3), la cathode, de nouveau la diode bien orientée du pont (5), rejoindre son contact propre en Cl/8) et enfin la terre, et ainsi le tyristor débloqué, établira le circuit de la pile (4), l'anode du thyristor, la cathode, la diode dans le sens positif, le contact (1/8), le contact (2/8), la diode du phototransistor (11) et se refermer sur le pôle négatif de la pile (4). Le phototransistor (11) débloqué par sa diode émettrice va lui-même débloquer le transistor (15), attirant ainsi l'armature du relais (16) qui par son contact C1/16) alimente le moteur (12) qui en tournant, va déconnecter les contacts C(1/8), (2/S8), (3/8) de la barre de terre (9) et ainsi couper le circuit pâle positif de la batterie de l'installation à protéger (19)3 de la terre (10) reliée à la barre de terre (9), et de la même manière, isoler l'antenne captrice (1) et la diode du phototransistor (11). Le micro contact 1/32 va assurer le maintien de la rotation jusqu'au 3/4 de tour ou le micro-contact 2/32 va s'établir par la canne 32 qui arr4te la rotation, et attire l'armature du relais (21) qui établit le circuit d'alarme extérieur par son contact (2/18). Le monostable s'étant trouvé polarisé dès enregistrement de la détection par le transistor 15 en même temps que le relais (16) et au bout de son temps de retard environ 10 mn, va de nouveau polariser sa sortie et faire actionner le relais 18, qui par ses contacts (1/18) (2/18) et (4/18) va assurer le retour en arrière du moteur (12) jusqu'à sa position de repos, établissant C(1/8) (2/8) (3/8) de nouveau en contact avec la barre de terre (9) et la terre C(10), et par son contact (3/18) pourra donner l'instruction de réenclenchement des disjoncteurs. Le moteur revenu à sa position normale, circuits établis, les relais (16) (18) et (21) revenus au repos, le dispositif est en veille, prêt à capter un nouveau champ. Le système "rupteur d'antenne radio" va se comporter de la même façon pour la détection du champ électrique, le relais (24) assurant par son contact (1/24) le circuit de la pile d'alimentation C4), du thyristor (3) et de la diode du phototransistor (11), le circuit de mise à la terre étant assuré par le contact (2/24). Aussi, dès captation de la charge, le phototransistor (11) va se débloquer, assurant la polarisation de transistor (15> qui alimente le relais bistable haute isolation (23) qui ouvre le le circuit d'antenne vers l'émetteur récepteur radio raccordé sur les points (30) et également débloquer le transistor (26> assurant l'attraction du relais (25) par son premier enroulement qui va par le contact (4/25) actionner le relais de puissance (24) et le relais (28). Le relais de puissance (24) ouvre le circuit d'antenne captrice vers la terre (10) et vers le circuit d'enregistrement de la diode du phototransistor (11). Le relais (28) par son contact (1/28) met le différentiel des disjoncteurs raccordés au dispositif à la terre et ainsi les fait désarmer. Parallèlement, le relais (25) par son contact (2/25) prépare le circuit de rétablissement par le relais (31) qui interviendra à la fin du comptage du monostable (13) dont le déclenchement est intervenu en même temps que l'attraction du relais bistable haute isolation (23) rupteur d'antenne par le déblocage du transistor (15), au terme des 10 mn du calibrage, le relais 31 se trouve alimenté, et par son contact (1/31) alimente simultanément le deuxième enroulement du relais (25) qui en opposition, revient en position repos, coupant ainsi les circuits des relais (24) at (28) qui également reviennent au repos, et le deuxième enroulement du relais bistable (2S) qui rétabli le circuit d'antenne, ainsi que par son contact (2/31) réenclenche les disjoncteurs. Le relais (31) se maintient le temps de la décharge du condensateur (32) et ensuite relache son armature et l'ensemble du dispositif de l'un ou l'autre des systèmes est prêt pour une nouvelle détection. 6 - REVENDICATIONS 1 - Dispositif de détection de nuages orageux, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un moyen de détection (3) de la charge électrique d'un nuage, d'un moyen de mémorisation du signal de détection C(11), d'un moyen de commande S automatique de rupture des circuits de mise à la terre (12) ou de la liaison antenne récepteur-émetteur en radiocommunication (23), de moyens pour la commande de déclenchement (2/16; 1/28) et réenclenchement (3/18; 2/31) automatique des disjoncteurs d'alimentation des installations, et un moyen pour la commande de de dispositifs d'alarmes (2/21; 3/25). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détection du champ électrique comprend une antenne à pointe de petite dimension (1) reliée à la terre par un câble coaxial CC) à travers le circuit gachette cathode d'un thyristor (3) et d'un pont de diodes. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que son circuit de mémorisation du signal de détection du champ électrique du nuage possède sa propre alimentation par pile sèche, le rendant autonome. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le thyristor (C3) est relié à deux sources de courant différenciées et superposées, le courant antenne captrice C(1) pont de diodes C5) gachette du thyristor (3) cathode du thyristor (3) contact du rupteur selon le système C1/8) ou (1/24) et (2/24) barre de terre (9) prise de terre (10), et le second courant après le déblocage du thyristor (3): positif de la pile sèche (4) anode-cathode du thyristor (3) pont de diodes (5) et selon le système contact 1/8 barre (9) contact 2/8 ou contact 1/24 diode électroluminescente C(11) pole négatif de la pile sèche (4). 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les contacts du rupteur de terre de service C(1/8), (2/8) et (3/8) sont isolés entre eux et par rapport à la barre de terre (9) une fois les circuits ouverts à une tension supérieure à 000 V. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède un moyen de déclenchement- automatique des disjoncteurs (2/16) ou (1/28) un système d'alarme (2/21) ou C3/25) et un moyen de réenclenchement automatique (3/18) - (2/31) des mêmes disjoncteurs après une temporisation par un monostable réglable (19). 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le monostable (19) possède une commande (18) ou (S31 pour la remise en service du système de rupture de terre (10) ou de S l'antenne (23) du système de rupture du récepteur émetteur radio. 8 - Fonctionnement des deux systèmes du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la charge électrique d'un nuage est captée par l'antenne (1), va établir un micro-courant dans le circuit du càble coaxial (C) self et résistance d'appoint (2) pont de diodes (5) gachette du thyristor (3) cathode du même thyristor (3) pont de diodes (5) contact 1/8 du rupteur (8) barre de terre (9) prise de terre (10) ou contact (1/24) et (2/24) du relais rupteur (24) prise de terre (10). Cette circulation va débloquer le thyristor qui va établir un courant: pile sèche (4) anode-cathode du thyristor CS) pont de diodes, contact (1/8) et (2/8) du rupteur (8) ou contact (1/24) du relais rupteur (24) diode électroluminescente (11) pile sèche (4). La diode électroluminescente va débloquer son transistor qui commande le transistor (1S) de commande du relais (16) de mise en marche du moteur de rupture des contacts (1/8) (2/8) (3/8) ou du relais de puissance (23) de rupture du circuit d'antenne émetteur-récepteur radio. De même, le transistor (11) commande le monostable 19) qui, son temps de retard décompçé, va déclencher la remise en service des systèmes par le relaiLs 18 contact (1/18) et (2/18) ou relais (3S1) contact 1/31. Enfin, le même transistor (11) commande le relais (16) ou (28) qui par leurs contacts 2/16 ou 1/28 va déclencher les disjoncteurs-d'alimentation par mise à la terre, les alarmes et la préparation de remise en service sont effectuées par l'attraction du relais (21) contact (1/21) et (2/21) ou relais (25) contacts (2/25).et (3/25). Après le temps de retard (réglé sur environ 1S mn) le monostable (19) alimente le relais (18) qui commande le moteur (8) qui effectue une rotation inverse et remet les contacts (1/8) (2/8) (3/8) en contact avec la barre de terre (9) ou le monostable (19) commande le relais (32) qui commande le relachement du relais (25) par mise en opposition de ses enroulements, et commande le relais de puissance (23) par contact (1/31) rétablissant ainsi le clrcuit d'antenne récepteur, émetteur radio en service; le réenclenchement des disjoncteurs est assuré également par l'attraction des relais (18) contact (3/18) ou relais (31> contact (2/31) ou relais (31) contact (2/31), et les alarmes cessent, les relais (21) ou (25) étant revenus en position de repos. Enfin, les systèmes du dispositif se trouvent de nouveau en veille de captation d'une charge électrique, le circuit d'antenne captrice vers la terre étant rétabli.