Brevet FR2653610A1 — publié le 19910426

:. L'invention concerne un interrupteur différentiel à courant de défaut, avec temporisation, comprenant un transformateur de courant totalisateur, un déclencheur polarisé à maintien magnétique, et un élément électrique de temporisation combiné avec le déclencheur à maintien magnétique. Dans une exécution connue d'interrupteur différentiel à courant de défaut du type mentionné plus haut (Revue Siemens 42, 1968, fascicule 6, pages 492- 494), la temporisation du déclencheur est assurée par un circuit RC branché sur les bornes I0 de sortie d'un dispositif de pont redresseur, prévu dans le circuit secondaire du transformateur de courant totalisateur. Par suite de la large plage de dispersion d'un tel dispositif de temporisation basé sur de simples circuits RC, cette exécution connue d'interrupteur différentiel à courant de défaut présente une certaine imprécision de réponse du déclencheur branché à la suite. Une autre exécution connue d'interrupteur différentiel du type mentionné au début (DE-AS 27 45 464) évite cet inconvénient du fait qu'un condensateur de temporisation se trouve chargé à l'aide d'un circuit électronique, dont le composant essentiel consiste en un montage régulateur à courant constant comprenant un transistor et une diode Zener, et qui est branché sur l'enroulement secondaire du transformateur de courait totalisateur par l'intermédiaire d'un pont redresseur. Ce montage fournit un courant constant limité, avec comme conséquence un délai de temporisation constant indépendant de l'importance du courant de défaut, ce qui toutefois est insuffisant à satisfaire aux conditions d'un interrupteur différentiel sélectif à courant de défaut. Enfin, on connaît par la DE-PS 31 27 331 un montage électronique pour interrupteur différentiel à courant de défaut avec temporisation, dans lequel l'enroulement d'excitation du déclencheur est précédé d'un contact à valeur de seuil, qui lorsqu'il est actionné, décharge l'énergie accumulée dans le condensateur de temporisation dans l'enroulement d'excitation du déclencheur. Dans ce montage également, la charge du condensateur de temporisation s'effectue par l'intermédiaire --2-- d'un régulateur du courant du condensateur, branché sur l'enroulement secondaire du transformateur de courant totalisateur à travers un redresseur pleine-onde, ce montage rendant constante la temporisation de déclenchement, indépendante pratiquement de l'importance du courant de défaut. Tous les interrupteurs différentiels à courant de défaut connus mentionnés plus haut présentent ainsi des inconvénients et sont en outre d'une fabrication coûteuse du fait de l'emploi de redresseurs pleine-onde et de condensateurs à accumulation d'énergie, de plus ils nécessitent des transformateurs de courant totalisateurs ayant un nombre élevé de spires dans l'enroulement secondaire, afin d'induire dans le cas du déclenchement la tension de réponse nécessaire au montage électronique. L'invention a pour objet d'éviter ces inconvénients et de créer un interrupteur différentiel à courant de défaut avec temporisation, qui tout en assurant une insensibilité suffisante contre des déclenchements fortuits, reste cependant de construction simple et fonctionne avec un nombre restreint de spires dans l'enroulement secondaire du transformateur de courant totalisateur. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par le fait que le déclencheur polarisé à maintien magnétique est branché directement à l'enroulement secondaire du transformateur de courant totalisateur avec en série un condensateur, que sur deux conducteurs principaux contr8lés par l'interrupteur différentiel à courant de défaut un circuit d'alimentation en courant continu est branché, grâce auquel le déclencheur à maintien magnétique peut être excité en courant continu dans le même sens que l'aimant de maintien à travers au moins une diode, et que sur l'enroulement secondaire ou un autre enroulement spécial du transformateur de courant totalisateur un amplificateur est branché, lequel peut commander après écoulement d'un délai fixé par un élément de temporisation, un circuit électronique de commutation court-circuitant les bornes de sortie du circuit d'alimentation en courant continu. L'invention bénéficie grâce à cette solution du mode connu d'alimentation directe du déclencheur à maintien magnétique, par exemple selon la DE-AS 20 44 302 et DE-PS 20 36 497 concernant -3- un interrupteur différentiel à courant de défaut non temporisé, grâce à la tension induite dans le transformateur de courant totalisateur lors de l'apparition d'un courant de défaut, et réalise la temporisation nécessaire au déclenchement par la superposition de cette tension avec une tension continue engendrée par un circuit d'alimentation en courant continu prise sur le réseau et qui renforce le champ magnétique de l'aimant permanent du déclencheur à maintien magnétique, jusqu'à ce que l'enroulement secondaire ou un enroulement supplémentaire du transformateur de courant totalisateur, après écoulement du délai de temporisation par le branchement d'un circuit de retard relié à un amplificateur, court-circuite la tension continue superposée et de ce fait permet le déclenchement du déclencheur lors de la demi-onde suivante du courant de shuntage émanant de l'enroulement secondaire du transformateur de courant totalisateur. La temporisation peut d'autre part être réglée de telle façon, que l'interrupteur différentiel à courant de défaut peut être utilisé en tant qu'un interrupteur différentiel à courant de défaut sélectif, afin d'empêcher, dans des distributions basse tension à dérivations incluant dans le circuit d'interrupteur différentiel à courant de défaut des appareillages aussi bien dans la distribution principale que dans les distributions secondaires, qu'une coupure de tous les appareils utilisateurs branchés sur la distribution principale intervienne à la suite d'un défaut d'isolation dans la distribution de dérivation. Les avantages de l'invention sont les suivants: - pas d'amoindrissement de la sécurité, - pas de redresseur pleine-onde et pas de montage électronique devant réagir pour une puissance extrêmement faible, avec comme conséquence des coûts de fabrication moindres; - pas de nécessité de prévoir sur l'enroulement secondaire du transformateur de courant totalisateur une tension de 6 volts ou analogue, ainsi le nombre de spires de l'enroulement secondaire peut être maintenu faible, avec comme conséquence une autre compression du prix de revient; -4- - grande insensibilité vis-à-vis de déclenchements fortuits par des tensions dechoc ou des courants parasites, ainsi que par des heurts ou ébranlements mécaniques. Des exécutions avantageuses de l'invention se dégagent des sous-revendications. L'invention sera décrite en détail ci-après, avec référence aux dessins annexés, dont: - Fig.1 représente une première forme d'exécution du montage de déclencheur d'interrupteur différentiel à courant de défaut conforme à l'invention, sous forme d'un schéma-bloc. Fig.2 représente une forme d'exécution modifiée, dans laquelle les divers circuits-blocs sont remplacés par des composants électroniques. Dans ces deux formes d'exécution, on a désigné dans l'exemple proposé, par P et respectivement par N le conducteur de phase et le conducteur neutre d'une distribution basse tension monophasée 10, dont une ligne de dérivation 12 alimente un appareil (non représenté). la ligne de dérivation 12 consiste par conséquent en deux conducteur Pi et Ni, pouvant être coupés par les contacts 14 d'un interrupteur différentiel à courant de défaut bipolaire représenté seulement schématiquement. Les contacts 14 sont reliés au moyen d'un système de manoeuvre 16 à une commande 18 permettant de brancher et débrancher normalement les contacts 14. Le système de manoeuvre 16 possède une serrure de maintien 20 pouvant être libérée par un déclencheur polarisé à maintien magnétique 22, afin de couper les contacts 14 lors de l'apparition d'un courant de défaut dans la dérivation 12. La détection d'un courant de défaut est assurée par un transformateur de courant totalisateur 24 possédant un noyau torique 26 simplement schématisé, par lequel les conducteurs Pi, Ni de la dérivation 12 passent en tant qu'enroulement primaire. Le noyau torique 26 porte d'autre part un enroulement secondaire consistant en un nombre relativement réduit de spires 28, dont les bornes de sortie sont reliées par les conducteurs 30, 32 aux bornes d'entrée du déclencheur à maintien magnétique 22, plus précisément en série avec un condensateur 34 qui dans l'exemple décrit, est inséré dans le conducteur 32. Cependant le condensateur 34 peut consister également en un ou plusieurs -'-5-- condensateurs insérés dans chacun des conducteurs 30 ou 32. La fonction du condensateur 34 sera spécifiée plus loin. Les conducteurs Pi, Ni sont raccordés par des fils de liaison à un circuit d'alimentation en courant continu 40, simplement schématisé dans la fig. 1 par un bloc, et dont les bornes de sortie sont reliées par les conducteurs 42, 44, aux conducteurs 32, 30, en aval du condensateur 34. De ce fait, lorsque la tension de marche normale qui est par exemple de 230 voltscircule dans les conducteurs Pi et Ni, l'enroulement d'excitation du déclencheur à maintien magnétique est parcouru par un courant continu, plus précisément de telle sorte que la force d'attraction exercée par l'aimant permanent du déclencheur à maintien magnétique sur son armature se trouve renforcée. A ce sujet, le condensateur 34 évite que le circuit d'alimentation en courant continu soit court-circuité par l'enroulement secondaire 28 du transformateur de courant totalisateur 24. Sur le conducteur 42 sont prévues deux diodes de redressement 46, 48 montées en cascade, et polarisées de telle sorte qu'elles laissent passer le courant continu spécifié plus haut, depuis le circuit d'alimentation en courant continu 40 vers le déclencheur à maintien magnétique 22, tout en bloquant tout courant en sens inverse. En outre, il est prévu entre les conducteurs 42, 44 un circuit électronique de commutation 50, consistant utilement en un thyristor. Lors de la réaction du dispositif électronique de commutation 50, les bornes de sortie du circuit d'alimentation en courant continu 40 se trouvent court- circuitées, de sorte que le déclencheur à maintien magnétique 22 n'est alors plus alimenté en courant - continu destiné à renforcer la force d'attraction de l'armature du déclencheur. Pour la commande du dispositif électronique de commutation , il est prévu un circuit auxiliaire 52 avec amplificateur 54, dont la sortie est branchée à un élément de temporisation électronique 56, dont la sortie est reliée par un conducteur à l'entrée de commande du dispositif électronique de commutation 50. Dans l'exemple décrit, l'amplificateur 54 est, conformément à la fig. 1, relié par ses entrées à un troisième enroulement ou enrouelement tertiaire 60 du transformateur de courant totalisateur par l'intermédiaire des conducteurs 62, 64. Le montage décrit plus haut fonctionne comme suit: -6- Lorsqu'il n'y a pas de tension dans les conducteurs Pi, Ni, aucune tension continue n'apparaît en conséquence au circuit d'alimentation en courant continu 40, de même rien n'apparaît à la sortie de l'amplificateur 54. Le système fonctionne alors exactement comme interrupteur différentiel à courant de défaut non temporisé. Lorsque les conducteurs P1, Ni sont sous tension de 230 volts, aussi longtemps qu'aucun courant de défaut ne se présente, rien n'apparaît aux sorties de l'amplificateur 54 et de l'élément de temporisation 56. Le thyristor 50 monté à la suite de l'élément de temporisation 56 reste bloqué. La tension continue délivrée par le circuit d'alimentation en courant continu 40 agit aux bornes du déclencheur à maintien magnétique 22, mais de telle sorte qu'en conséquence de sa polarité, le champ de l'aimant permanent du déclencheur à maintien magnétique 22 se trouve renforcé. Par conséquent, le déclencheur à maintien magnétique ne peut absolument pas déclencher: son insensibilité vis-à-vis de déclenchements fortuits est accrue. Si alors un courant de défaut apparaît, il induit dans l'enroulement secondaire 28 du transformateur de courant totalisateur 24 une tension alternative dont les demi-ondes négatives affaiblissent la tension continue aux bornes du déclencheur, toutefois sans suite immédiate. De même, dans l'enroulement tertiaire 60 du transformateur de courant totalisateur 24, une tension est induite, qui sera emplifiée par l'amplificateur 54 puis conduite à l'élément de temporisation 56. Cet élément applique avec une certaine temporisation une tension sur la gachette du thyristor 50 et le rend conducteur. Du fait du déblocage du thyristor 50, le circuit d'alimentation en courant continu 40 se trouve court-circuité, ce qui permet au déclencheur à maintien magnétique de déclencher sous l'action de la prochaine demi- onde d'affaiblissement du champ magnétique émanant de l'enroulement secondaire du transformateur de courant totalisateur 24. Les deux diodes 46, 48 montées en cascade servent à découpler le circuit d'alimentation en courant continu de l'enroulement secondaire 28 du transformateur de courant totalisateur 24. La variante d'exécution modifiée illustrée sur la fig. 2 concernant un interrupteur différentiel à courant de défaut conforme à l'invention, ne se différencie de celle de la fig. 1 -7- que par le fait que l'enroulement tertiaire 60 est supprimé et que l'amplificateur 54 est branché sur l'enroulement secondaire 28 du transformateur de courant totalisateur en parallèle avec le déclencheur à maintien magnétique 22. En outre, les divers blocs 40, 54, 56 sont remplacés par des circuits électroniques pouvant constituer ces blocs à titre d'exemples. Ainsi, le circuit d'alimentation en courant continu 40 consiste selon la fig. 2 en une résistance série 66 et une diode 68, avec à la suite un condensateur de lissage 70 branché entre les deux conducteurs 42, 44. En outre, il est possible de brancher encore une diode Zener 72 en parallèle sur le condensateur de lissage. La fonction de la diode Zener 72 est principalement de fournir une tension d'alimentation régularisée à l'amplificateur 54. L'élément de temporisation 56 se présente sous forme de circuit RC et consiste en une résistance ohmique 74 et un condensateur 76. Le fonctionnement du montage schématisé sur la fig. 2 est identique à celui de l'exemple d'exécution selon la fig. A. L'invention n'est évidemment pas limitée à des interrupteurs différentiels à courant de défaut bipolaires pour une utilisation dans des distributions basse tension monophasées, mais est adaptable de manière identique à des distributions polyphasées, en particulier à des installations triphasées, par l'emploi d'interrupteurs différentiels à courant de défaut tétrapolaires. -8- REVENDICATIONS 1. Interrupteur différentiel à courant de défaut avec temporisation, comprenant un transformateur de courant totalisateur, un déclencheur polarisé à maintien magnétique et un élément électrique de temporisation combiné - avec le déclencheur à maintien magnétique, caractérisé par le fait que le déclencheur à maintien magnétique (22) est branché directement à l'enroulement secondaire (28) du transformateur de courant totalisateur (24) en série avec un condensateur (34), que sur deux conducteurs principaux (P1 Ni) contrôlés par l'interrupteur différentiel à courant de défaut un circuit d'alimentation en courant continu (40) est branché, grâce auquel le déclencheur à maintien magnétique (22) peut être excité en courant continu dans le même sens que l'aimant de maintien à travers au moins une diode (46, 48), et que sur l'enroulement secondaire (28) ou sur un enroulement tertiaire (60) du transformateur de courant totalisateur (24), un amplificateur (54) est branché, lequel peut commander après écoulement d'un délai fixé par un élément de temporisation (56), un circuit électronique de commutation (50) court- circuitant les bornes de sortie du circuit d'alimentation en courant continu (40). 2. Interrupteur différentiel à courant de défaut selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit électronique de commutation (50) consiste en un thyristor. 3. Interrupteur différentiel à courant de défaut selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément de temporisation (56) consiste en un circuit RC. 4. Interrupteur différentiel à courant de défaut selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le circuit d'alimentation en courant continu (40) comprend au moins une diode (68) avec à la suite un condensateur de lissage (70). 5. Interrupteur différentiel à courant de défaut selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'une diode Zener (72) est branchée en parallèle sur le condensateur de lissage.