Brevet FR2642175A1 — publié le 19900727

DISPOSITIF DE-DETECTION DE SURTESIOx'S DE :IANOEUVRE. L'invention est relative à un dispositif de detection de surtensions de manoeuvre comprenant un circuit de derivation, dans lequel est connecté au moins une 'diode à avalanche qui s' amorce lorsque la tension dépasse un seuil prédéterminé. Des surtensions transitoires, dues notamment à des manoeuvres d'enclenchement et de déclenchement dans un réseau électrique, peuvent se superposer à la tension du réseau et dégrader les circuits, composants et appareils du réseau. I1 est donc important de pouvoir déterminer ou de vérifier par des essais la tension assignée de tenue aux chocs d'un matériel. De même il est utile de pouvoir signaler l'apparition de toute surtension transitoire supérieure aux valeurs assignées dans un réseau et de connaître la valeur maximale des surtensions de manoeuvre occasionnées par la manoeuvre d'un appareil, par exemple de connexion. Le besoin se fait sentir de disposer de méthodes d'essais et de mesure des surtensions de manoeuvre d'une précision et d'un coût acceptables.La difficulté réside dans la nature de ces surtensions, qui se manifestent par des ondes de choc de durée, de niveau et de vitesse de propagation aléatoires. Elles peuvent atteindre plusieurs kilovolts, pendant des durées de l'ordre de la nanoseconde et les répercussions dépendent souvent de leur polarité. il a déjà été proposé utiliser des oscilloscopes, mais leur bande passante est trop faible et ils sont relativement lents. Les analyseurs de transitoires peuvent convenir mais ils sont coûteux et volumineux. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un dispositif de détection d'un coût et d'une précision acceptables, qui permet de visualiser et ae mémoriser le niveau de surtension assignée de tenue aux chocs. De dispositif de détection est caractérisé en ce que ladite diode à avalanche est une iode rapide bidirectionnelle à faible tension d'écrêtage et à résistance négative, telle qu une diode Transil et qu'un transformateur de courant est inséré dans ledit circuit de dérivation pour émettre un signal de courant lors du franchissement dudit seuil de surtension. La diode Transil assure un passage rapide de l'état bloqué à l'état conducteur et elle peut dériver des courants importants en présentant une faible tension d'écrêtage. La variation nécative de la résistance avec la tension participe à l'obtention de cette faible tension d'écrétage. La diode écrêteuse peut bie.entendu être du type Trisil qui présente des caractéristiques comparables. L'écretage de la surtension par le circuit ce cérivation, lorsque la diode Transil devient conductrice, est détectée par un transformateur de courant a circuit magnétique torique qui alimente un bloc de détection et d'affichage. Une liaison optoélectronique isole le bloc de détection 5 circuit de puissance et un blindage approprié du bloc de détection évite tout parasite. Le transformateur de courant est relié à deux opto-triacs, montes tête-bêche, dont chacun pilote une diode électroluminescente qui s'allume lorsque le circuit de dérivation est parcouru par un courant. Selon la polarité de la surtension, l'une ou/et l'autre des diodes électroluminescentes s'allume et reste allumée tant qu'une remise à zéro n'intervient pas. Associé à un générateur de chocs d'un réseau d'essais de tenue aux ondes de chocs, le dispositif de détection selon l'invention fournit une indication du niveau et de la polarité de la surtensiond' essais1 la précision de la mesure étant de 5% 5% à 10%, (suivant le choix des valeurs panachées des diodes rapides), précision parfaitement acceptable. ta valeur de la surtension est réglable par une connexion en série dans le circuit de dérivatIon d'une résistance ajustable et/ou par une connexion en série de plusieurs diodes Transil au moyende plusieurs bornes d ' entrée. Associé à un réseau de distribution d'énergie, le dispositif de détection peut servir d'indicateur de surtension par le choix d'un seuil de déclenchement qui correspond sensiblement à la tension assignée de tenue aux chocs du réseau. Il assure simultanément une protection par-une faible limitation de la surtension. L'information est mémorisée par la diode électroluminescente qui reste allurée après la disparition de la surtension et elle permet une détermination des responsabilités lors d'une détérioraticn de matériels. Le bloc de détection comporte une alimentation autonome par exemple par pile ou accumulateur évitant toute perturbation transmise par le réseau. 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 au dessin annexé dans lequel la figure unique représente le schéma d'un dispositif de détection selon lwirvention. Sur la figure, un bloc de détection 10 comporte trois bornes d'entrée 12,14,16 et une ou plusieurs bornes de sortie 18. Les bornes d'entrée 1 2 à16 sont reliées à la borne de sortie 18 par un circuit de dérivation 20 dans lequel sont connectées en série des diodes Transil 22, un transformateur de courant 24 et une ou plusieurs résistances variables 26. La connexion du circuit de dérivation 20 aux bornes d'entrée 12,14,16 est réalisée de manière à insérer une seule diode Transil 22 dans le circuit de dérivatior. lors d'une connexion à la borne 12. Inversement lors d'une connexion respective aux bornes 14,16, deux ou trois diodes Transll 22 sont insérées en série dans le circuit de dérivaticn 20.Les diodes Transil sont des diodes à avalanche au silicium, spécialement conçues pour fonctionner à ces puissances cretes élevées. Elles présentant une faible tension d'zcrêtage et une rapidité de passage de l'état bloqué à l'état conducteur, suffisante pour écrêter des surtensions de manoeuvre. Les diodes Transil sont notamment commerclallsees par la Société Française Thomson, mais d'autres fabricants commercialisent de telles diodes ou des diodes équivalentes. Le transformateur de courant 24 comporte un tore 28, notamment en ferrite et un bobinage secondaire 30 qui alimente un bloc de détection 32. Le bloc de détection 32 comporte un blindage 34 scnematlquement représenté en trait discontinu sur la figure, qui assure une protection du bloc de détection 32 contre les parasites venant au circuit de puissance ou du réseau. Le bloc de détection 32 comporte deux opto-t;.yristors 36,38 montés tete- bêche et connectés en parallèle au bobinage 30.Chaque optothyristor 36,38 est monté dans un circuit d'alimentation d'une diode électroluminescente 40,42, les deux circuits étant alimentés par une pile 4t associée à un contact de remise à zéro 4s. te circuit de détection 32 est agencé pour détecter un courant parcourant le circuit de dérivation 20. Le signal émis par le bobinage secondaire 30 provoque selon la polarité, l'amorçage de l'un 36 ou/et de l'autre 38 des opto-thyristors, et de ce fait l'allumage de l'une ou des diodes électroluminescentes 40,42, alimentée par la pile 44. La diode électroluminescente reste alimentée jusqu'à la remise à zéro par l'ouverture du contact 46 effectuée par exemple manuellement. Le fonctionnement du dispositif de détection selon l'invention est décrit par la suIte dans son application à la détection de surtenslon de manoeuvre sur un réseau d' essais de tenue aux ondes de chocs. Les autres applications découlent de cet exposé et sont évidentes pour le spécIaliste. te dispositif ce détection 10 est connecté au réseau d'essais en parallèle du matériel testé, en raccordant l'une des bornes d'entrée 12,14,16 à l'une des phases du réseau et la borne de sortie 18 à l'autre des phases du réseau. Le choix de la borne d'entrée 12,14,16 raccordée dépend de ia valeur de la surtension sélectionnée, le réglage étant parfait par la résistance ajustable 26. Un plus grand nombre de diodes Transil 22 et de résistances ajustables 26 peut bien entendu être retenu pour satisfaire à une plus grande plage de réglage, l'étendue pouvant d'ailleurs être accrue par le choix de diodes Transil 22 de caractéristiques différentes, combinées de différentes manieres. En fonctionnement normal, les diodes Transil sont bloquées et aucun courant ne parcourt le circuit de dérivation 20, Lors d'une surtension de manoeuvre d'une amplitude suffisante pour atteindre la tension de retournement des diodes Transil 22, celles-ci s'amorcent et dérivent le courant de surcharge par le circuit de dérivation 20. Le transformateur de courant 24, détecte ce courant et selon la polarité de ce courant, amorce llopto-thyrlstor 36 ou 38. Cet amorçage provoque à son tour l'allumage ce la diode électroluminescente 40 ou 42 signalant la dérivation de la surtension.Il convient de noter que la tension d'écrêtage des diodes Transil 22 est faible et la valeur de la surtension appliquée au matériel testé qui correspond à cette tension d'écrêtage est connue avec une bonne précision, par exemple d'environ 10%. Après la disparition de la surtension, les diodes Transil se rebloquent mais la diode électroluminescente allumée reste allumée tant que le thyristor n'est pas bloqué par l'ouverture du-contact de remise à zéro 46. L'allumage de l'une des diodes électroluminescentes 40,42 concerne la réalisation de l'essai de surtension de manoeuvre et indique la polarité de cette surtension d'essai. L'emploi d'une liaison opto-électronique 36,38 entre le circuit indicateur ou de mesure et le circuit de puissance connecté au réseau évite toute transmission de parasites, et des signalisations erronées. La signalisation peut bien entendu être réalisée d'une manière différentè, notamment par l'utilisation d'une liaison à opto triac, et affichage par d'autres moyens que des diodes électroluminescentes. ta détection du courant dans le circuit de dérivation 20 est réalisable par d'autres moyens, le transformateur-de courant 24 présentant l'avantage d'une large bande passante appropriée a de telles mesures. L'invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de surtensions de manoeuvre comprenant un circuit de dérivation (20), dans lequel est connecté au moins une diode à avalanche (22) qui s'amorce lorsque la tension dépasse un seuil prédéterminé, caractérisé en ce que ladite diode à avalanche (2) est une diode rapide, bidirectionnelle a faible tension d'crêpage et à résistance négative, telle qu t une diode Transil et qu'un transformateur de courant (24) est inséré dans ledit circuit de dérivation (20) pour émettre un signal de courant lors du franchissement dudit seuil de surtension. 2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs desdites diodes à avalanche (22) peuvent être sélectivement connectées en série dans ledit circuit de dérivation [20) pour régler la tenue en surcharge. 3. Dispositif ae détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une résistance ajustable (26) est connectée dans ledit circuit de dérivation (20). 4. Dispositif de détection selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que le signal émis par ledit transformateur de courant (24) est délivré a un bloc de détection et d'affichage (32) à enveloppe blindée (34) et à isolation galvanique (36,38). 5. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit bloc de détection (32) comprend deux liaisons opto-électroniques à deux opto-thyristors (36,38) montés têtebêche et réagissant à des polarités différentes 6. Dispositif de détection selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque liaison opto-électronique (36,38) pilote un circuit d'affichage à lampe (40,42), l'allumage de l'une des lampes signalant et mémorisant le franchissement dudit seuil de surtension ainsi que la polarité de ladite surtension 7. Dispositif de détection selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit circuit d'affichage comporte une source d'alimentation autonome (44), telle qu'une pile, pour allumer une diode électroluminescente (40,42) lorsqu'un opto-thyristor (36,38) est conducteur. 8. Dispositif de détection selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit d'affichage comporte une commande de remise à zéro (46).