Brevet FR2612348A1 — publié le 19880916

DECLENCHEUR STATIQUE COMPORTANT UN CIRCUIT DE DETECTION D'UN COURANT HOMOPOLAIRE L'invention concerne un déclencheur statique pour un disjoncteur électrique multipolaire de protection d'un réseau électrique à courant alternatif comprenant : - un capteur de courant par pôle, qui engendre un signal proportionnel au courant parcourant le conducteur associé du réseau protégé par le disjoncteur; - un circuit de détection du courant homopolaire auquel sont appliqués lesdits signaux pour fournir un signal homopolaire en présence d'un défaut d'isolement - un circuit de redressement connecté aux capteurs pour fournir des signaux représentatifs des courants parcourant les conducteurs à protéger;; - un ensemble électronique de traitement auquel sont appliqués les signaux de sortie des circuits de détection et de redressement pour assurer des fonctions de déclenchement temporisé et/ou instantané et délivrant, avec ou sans retard, un ordre de déclenchement du disjoncteur lors du dépassement de seuils prédéterminés par les signaux représentatifs des courants parcourant les conducteurs ou par le signal homopolaire. Dans les déclencheurs statiques connus, un transformateur de courant est associé à chacun des conducteurs du réseau à protéger, le signal qu'il délivre étant appliqué à un pont redresseur à double alternance, les signaux redressés étant utilisés par un ensemble électronique de traitement pour réaliser les fonctions long retard, court retard et/ou instantané du déclencheur.La détection d'un défaut à la terre s'effectue généralement soit au moyen d'un transformateur de courant additionnel, sommateur, dont les enroulements primaires sont constitués par l'ensemble des conducteurs du réseau à protéger et dont l'enroulement secondaire fournit un signal de défaut différentiel lorsque la somme des courants parcourant les enroulements primaires n'est pas nulle, soit au moyen d'une résistance de mesure disposée dans un conducteur commun à l'une des extrémités de chaque enroulement secdndaire des transformateurs de courants associés aux différents conducteurs. La présente invention à pour but un déclencheur statique comportant un nouveau circuit, particulièrement simples de détection d'un défaut à la terre. Selon l'invention, le déclencheur statique est caractérisé en ce que le circuit de détection du courant homopolaire comporte dans chaque pôle une résistance de mesure connectée entre le capteur de courant associé et le circuit de redressement de manière à être parcourue par le courant alternatif produit par le capteur de courant, lesdites résistances ayant une valeur identique et les tensions aux bornes desdites résistances de mesure étant appliquées aux entrées d'un amplificateur différentiel sommateur dont la tension de sortie constitue ledit signal homopolaire. Selon un mode de réalisation préféré, ledit amplificateur est un amplificateur opérationnel dont l'entrée inverseuse est connectée par une première résistance à la sortie et par un premier jeu de résistances d'entrée respectivement à une première borne de chaque résistance de mesure , et dont l'entrée non inverseuse est connectée par une seconde résistance à la masse et par un second jeu de résistances d'entrée respectivement à la seconde borne de chaque résistance de mesure, toutes les résistances d'entrée ayant une même valeur, élevée, et les première et seconde résistance; étant égales. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma bloc d'un déclencheur statique - la figure 2 représente un mode de réalisation préférentiel du circuit de détection du courant homopolaire du déclencheur selon la figure 1 - les figures 3 et 4 représentent deux modes particuliers de réalisation du circuit de redressement associé au circuit de détection du courant homopolaire selon la figure 2. Sur la figure 1, un disjoncteur 10 de protection des lignes R,S,T et N d'un réseau alternatif triphasé avec neutre est actionné par un mécanisme de commande 1 2 piloté par un relais polarisé 14 de manière à commmander le déclenchement du disjoncteur en cas de surcharge, de court-circuit ou de défaut à la terre. L'intensité du courant circulant dans chaque ligne est détectée par un transformateur de courant 16R, 16S, 16T ou 16N. Les enroulements secondaires des transformateurs de courants, tous branchés dans le même sens, sont connectés par l'intermédiaire d'un circuit 18 de détection du courant homopolaire. à un circuit 20 de redressement qui fournit à un ensemble électronique de traitement 22 des signaux représentatifs des courants de phase et de terre, ainsi qu'une tension d'alimentation dans le cas d'un déclencheur à propre courant. L'ensemble électronique de traitement 22 assure, de manière connue, les fonctions de déclenchement long retard, court retard et instantané de manière à élaborer un ordre de déclenchement du disjoncteur lors d'un dépassement de seuils prédéterminés.L'ordre de déclenchement ainsi produit est appliqué au relais polarisé 14 de manière à actionner le disjoncteur. De tels ensembles de traitement sont bien connus, qu'ils soient du type analogique comme dans le brevet français 2 530 089 ou du type numérique à microprocesseur comme dans la demande de brevet français 2 578 092. L'ensemble électronique de traitement 22 assure également la protection différentielle du réseau à partir d'un signal de mesure du courant homopolaire qui lui est fourni directement par le circuit 18. En l'absence de défaut d'isolement sur le réseau, le courant homopolaire est nul. La présence d'un défaut d'isolement entre un conducteur actif R, S, T, N du réseau et une masse ou la terre provoque la détection par le circuit 18 d'un courant résiduel, ou-homopolaire. L'ensemble de traitement 22 utilise ce signal de mesure du courant homopolaire pour assurer, de manière connue, un déclenchement instantané ou temporisé du disjoncteur lorsque ce signal de mesure dépasse des seuils prédéterminés. La figure 2 représente plus en détail un mode de réalisation particulier du circuit 18 de détection du courant homopolaire du déclencheur statique selon la figure 1, mettant en oeuvre les principes de l'invention. Dans chaque pôle, une résistance de mesure 24 est disposée en série avec l'enroulement secondaire 16 du transformateur de courant, en amont du circuit redresseur 20, de manière à fournir une tension de mesure, respectivement Vr,Vs,Vt et Vn, représentative du courant détecté, respectivement Ir,Is,It et In correspondant. Toutes les résistances de mesure 24 ont une même valeur R1, par exemple de quelques dizaines d'ohms. Un amplificateur opérationnel 26 est monté de manière à recevoir en parallèle sur ses entrées les tensions de mesure précitées. Le montage étant identique pour tous les pôles il ne sera décrit, à titre d'exemple, qu'en référence avec la tension de mesure Vr aux bornes de la résistance 24R. Une première borne de la résistance 24R est connectée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 26 par l'intermédiaire d'une résistance d'entrée 28R de valeur R2, tandis que l'autre borne de la résistance 24R est connectée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 26 par l'intermédiaire d'une résistance d'entrée 30R, de même valeur R2. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur est reliée à la masse par une résistance 32 de valeur R3, son entrée inverseuse étant connectée à sa sortie par une résistance de contre réaction 34 de même valeur R3.Les résistances d'entrée 28R et 30R ont une valeur R2 élevée, par exemple de l'ordre de 100 kiloohms, de manière à ne pas perturber la mesure. Avec un tel montage différentiel équilibré, l'application d'une tension Vr aux bornes de la résistance 24R produit en sortie de l'amplificateur 26 une tension Vr . R3/R2. Le même montage est effectué sur tous les pôles, comme représenté sur la figure dans laquelle les résistances équivalentes portent la même référence suivie de lettre R,S,T, ou N correspondant au pôle associé. Toutes les résistances d'entrée 28 et 30 ont la même valeur R2, de sorte que la tension Vr de sortie de l'amplificateur est proportionnelle à la somme des tensions de mesure Vh = (Vr + Vs + Vt + Vn) R3/R2. Les tensions de mesure étant elles-mêmes proportionnelles aux courants mesurés par les transformateurs de courant 16. On obtient sur le conducteur 36 une tension Vh proportionnelle à la somme vectorielle des courants parcourant les conducteurs du réseau à protéger Vh = (Ir + Is + It + In) . R1.R3 /R2. Cette tension est représentative du courant homopolaire dans le réseau et peut donc être utilisée par l'ensemble 22 de traitement pour réaliser la fonction de déclenchement différentiel du disjoncteur. Le circuit 18 de détection homopolaire selon l'invention peut être associé à tout type de circuit de redressement 20, les transformateurs de courant pouvant notamment être branchés en série, en parallèle indépendants ou en parallèle avec point commun. A titre d'exemple la figure 3 représente un circuit 20 de redressement, associé à un circuit 18 de détection du courant homopolaire selon la figure 2, dans lequel les sorties des ponts redresseurs 38 associés à chacun des transformateurs de courant 16 sont connectés en série dans un circuit comportant en série une résistance 40 et une diode Zéner ZD. Aux bornes de la résistance 40 apparat un signal de tension qui est proportionnel à la valeur maximale du courant parcourant les conducteurs à protéger et qui est utilisée par l'ensemble de traitement 22 pour assurer les fonctions de déclenchement long retard, court retard et instantané. La tension aux bornes de la diode ZD est utilisée pour assurer l'alimentation de l'ensemble des circuits électroniques du déclencheur. De manière analogue la figure 4 représente un circuit de redressement dans lequel les ponts redresseurs 42 sont connectés en parallèle avec un circuit de charge constitué par une résistance 40 en série avec une diode Zener ZD. Bien que le mode de réalisation particulier représenté sur les figures concerne un disjoncteur tétrapolaire, il est clair que l'invention peut s'appliquer à la détection du courant homopolaire d'un réseau multipolaire, quelque soit le nombre de pôles. REVENDICATIONS 1. Déclencheur statique pour un disjoncteur électrique multipolaire de protection d'un réseau électrique à courant alternatif comprenant : - un capteur de courant (16R, 16S, 16T, 16N) par pôle, qui engendre un signal proportionnel au courant parcourant le conducteur (R,S,T,N) associé du réseau protégé par le disjoncteur - un circuit (18) de détection du courant homopolaire auquel sont appliqués lesdits signaux pour fournir un signal homopolaire en présence d'un défaut d'isolement - un circuit (20) de redressement connecté aux capteurs pour fournir des signaux représentatifs des courants parcourant les conducteurs (R,S,T,N à protéger - un ensemble électronique de traitement (22) auquel sont appliqués les signaux de sortie des circuits (18) de détection et (20) de redressement pour assurer des fonctions de déclenchement temporisé et/ou instantané et délivrant, avec ou sans retard, un ordre de déclenchement du disjoncteur lors du dépassement de seuils prédéterminés par les signaux représentatifs des courants parcourant les conducteurs vus par le signal homopolaire, déclencheur caractérisé en ce que le circuit (18) de détection du courant homopolaire comporte dans chaque pôle une résistance de mesure (24) connectée entre le capteur de courant (16) associé et le circuit (20) de redressement de manière à être parcourue par le courant alternatif produit par le capteur de courant, lesdites résistances ayant une valeur identique et les tensions aux bornes desdites résistances de mesure étant appliquées aux entrées d'un amplificateur différentiel sommateur (26) dont la tension de sortie constitue ledit signal homopolaire. 2. Déclencheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit amplificateur (26) est un amplificateur opérationnel dont l'entrée inverseuse est connectée par une première résistance (34) à la sortie (36) et par un premier jeu de résistances d'entrée (30) respectivement à une première borne de chaque résistance de mesure (24), et dont l'entrée non inverseuse est connectée par une seconde résistance (32) à la masse et par un second jeu de résistances d'entrée (28) respectivement à la seconde borne de chaque résistance de mesure (24), toutes les résistances d'entrée (28,30) ayant une même valeur, élevée, et les première et seconde résistance étant égales.