Brevet FR2758218A1 — publié le 19980710

L'invention est du domaine de la maintenance des équipements électriques, et elle a pour objet un dispositif de contrôle et de signalisation du passage d'un courant dans une ligne, plus particulièrement appliqué à la signalisation d'une fuite accidentelle de courant alternatif dans une ligne de mise à la terre. Un exemple privilégié d'application du dispositif de l'invention est le contrôle de l'état de fonctionnement d'un dispositif, dit parafoudre, avec ligne de terre, qui équipe par exemple les poteaux électriques en bordure des voies de circulation. Le problème posé par les parafoudres réside dans le fait que lorsque le parafoudre a été détérioré par la foudre, il peut laisser passer du courant électrique véhiculé par les câbles du poteau, à travers la ligne de mise à la terre dont il est pourvu, ce qui entraîne une perte d'énergie, et contraint de ce fait le personnel de maintenance à contrôler régulièrement le bon fonctionnement des parafoudres. Un objectif premier visé par la Demanderesse est de proposer un dispositif indicateur du fonctionnement d'un parafoudre équipant un poteau électrique disposé en bordure de voie de circulation, qui soit facile et rapide à contrôler par un opérateur depuis la dite voie de circulation en n'importe quelle condition de luminosité ambiante, et qui soit fiable, y compris dans le cas où une surcharge électrique a été évacuée par la ligne de mise à la terre. Selon une approche plus globale du but de l'invention, celle-ci a pour objet un dispositif de contrôle et de signalisation du passage réputé anormal d'un courant dans une ligne, de mise à la terre notamment. La démarche inventive a consisté à proposer un dispositif comprenant: a) un organe capteur détectant le passage d'un courant, dit primaire, dans la ligne de terre à contrôler, et exploitant directement le champ magnétique produit par ce courant pour générer un courant électrique, dit secondaire,et b) un organe indicateur comprenant un volet mobile pourvu d'une face ostensible et d'une face neutre correspondant chacune à une information prédéfinie lorsqu'elle est visible par un opérateur, le dit volet étant manoeuvrable entre deux positions pour faire apparaître l'une ou l'autre de ses faces, ostensible ou neutre, dont une première position, dite d'alerte, prise par le volet sous l'effet du courant secondaire pour indiquer le passage dans la ligne de terre à contrôler d'un courant primaire significatif, et une deuxième poSition, dite de repos, prise par le volet par l'action volontaire de l'opérateur. Grâce à ces dispositions, le dispositif de l'invention offre une fiabilité de fonctionnement grâce au fait: 1) que l'indication d'un courant de fuite dans la ligne à contrôler résulte de l'exploitation du courant de fuite lui-même, 2) que le dispositif de l'invention n'est pas en contact électrique direct avec la ligne de terre à contrôler, en raison du fait que l'information captée est le champ magnétique produit par le courant de fuite, et finalement qu'il se trouve préservé des surtensions dues à la foudre, 3) que l'opération consistant à placer l'indicateur en position de repos ne peut être faite que par une manoeuvre volontaire d'un opérateur et après constatation par celui-ci de l'indication d'un courant de fuite, 4) que le dispositif est totalement autonome et ne nécessite pour son fonctionnement aucun apport d'énergie autre que celle générée par le courant de fuite dans la ligne à contrôler. On notera que la complémentarité entre l'organe capteur et l'organe indicateur de l'invention est souhaitée pour parvenir pleinement à l'objectif à atteindre, et qu'une utilisation partielle du dispositif de l'invention peut être envisagée, chacun des dits organes pouvant être pris indépendamment l'un de l'autre pour fonctionner avec un organe complémentaire capteur ou indicateur autre que celui décrit par l'invention. Par exemple, l'organe indicateur qui fonctionne avantageusement sous l'effet direct du courant secondaire peut, selon une forme partielle de réalisation du dispositif de l'invention, fonctionner à partir de l'information transmise par un organe capteur, tant à partir du dit courant secondaire qu'à partir de l'information transmise par d'autres moyens capteurs tels que du type optique, calorique, électromagnétique ou magnétique, avec des ressources en énergie propres de l'organe indicateur, telles que solaires de préférence pour offrir une autonomie en énergie, ou telles que réserve d'énergie. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va en être faite d'une forme préférée de réalisation, en relation avec les figures de la planche annexée, dans laquelle: la fig.1 est un exemple d'application d'un dispositif selon une forme préférée de réalisation de l'invention, la fig.2 est un détail de la fig.1, la fig.3 est une représentation schématique en coupe transversale d'un organe capteur participant d'un dispositif représenté sur les figures précédentes, la fig.4 est un schéma électronique compréhensible par l'homme du métier, qui illustre des moyens de mise en forme d'un courant secondaire en provenance d'un même organe capteur, la fig.5 est une illustration schématique en perspective d'un organe indicateur participant d'un même dispositif, en position de repos, la fig.6 est une illustration schématique en perspective d'un même organe indicateur, en position d'alerte et à l'intérieur d'un boîtier de protection. Sur la fig.1, un dispositif 2,4 de l'invention est installé sur un poteau électrique 6 situé en bordure d'une voie de circulation 8 et équipé d'un parafoudre 10 comprenant une ligne 12 de mise à la terre. Le dispositif de l'invention est élaboré pour permettre à un opérateur de constater depuis la voie de circulation 8 la présence éventuelle d'un courant de fuite dans la ligne 12 de mise à la terre, potentiellement induit par une détérioration du parafoudre 10. En se reportant plus particulièrement aux fig.3 à 6, un dispositif de l'invention, destiné à la signalisation d'une fuite accidentelle de courant alternatif dans une ligne 12 de mise à la terre, en principalement caractérisé en ce qu'il comprend: - un organe 2 capteur inductif, sensible au champ magnétique généré par le courant de fuite, dit primaire, dans la dite ligne de terre 12, le dit organe capteur 2 étant générateur d'un courant électrique, dit secondaire, lors de la détection d'un dit champ, et - un organe 4 indicateur comprenant un volet 14, mobile entre deux positions, dont une première position (fig.6) dans laquelle apparaît une face ostensible 16 du volet 14, de préférence visible d'une distance de plusieurs mètres en n' importe quelle condition de luminosité ambiante, et une seconde position ( fiv.5) dans laquelle apparaît une face neutre 18 du volet 14. Le volet 14 est manoeuvrable dans l'une quelconque, dite d'alerte, des première et seconde positions sous l'effet du courant secondaire, l'autre position, dite de repos, ne pouvant être reprise que par l'action volontaire d'un opérateur. On comprendra que selon l'exemple illustré sur les figures, la position d'alerte du dispositif correspond à la position visible de la face ostensible 16 du volet 14 et que selon une forme alternative et équivalente de réalisation, la position d'alerte du volet 14 peut correspondre à la position invertse du volet dans laquelle la face neutre 18 est visible, l'opérateur étant dans ce cas alerté lorsqu'il ne voit pas la face ostensible 16 du volet. Selon une forme préférée de réalisation d'un organe capteur 2 de l'invention, et en se reportant plus particulièrement à la fig.3, le dit organe capteur 2 est formé par une cage fractionnée en deux parties 20 et 22, dites respectivement avant et arrière, formant conjointement une boucle magnétique fermée destinée à entourer la ligne de terre 12. Un bobinage 24, qui constitue les moyens du capteur générateurs du courant secondaire, entoure au moins une fraction de l'une des dites parties de la cage, de préférence la partie arrière 22. Grâce à ces dispositions, la mise en place de la cage 20,22 autour de la ligne 12 est rapide et ne nécessite pas d'interruption physique de la ligne à contrôler 12, grâce à sa conformation en deux parties 20 et 22. On notera que la cage 20,22 est avantageusement logée dans un boîtier en deux parties 26,28 articulées 30 et verrouillables 32 l'une à l'autre. Selon une forme préférée de réalisation d'un organe indicateur 4 de l'invention, et en se reportant plus particulièrement aux fig.5 et 6, le volet 14 de l'organe indicateur 4 est articulé en pivotement sur un support 34 autour d'un axe transversal 36 décalé par rapport à l'axe médian du volet 14. Le volet 14 est ainsi manoeuvrable par basculement entre les deux dites positions dans chacune desquelles il est spontanément maintenu: - pour la position d'alerte sous l'effet au moins de son propre poids, qui tend à son basculement naturel en raison du décalage de l'axe de pivotement 36 du volet 14 par rapport à son axe médian, et - pour la position de repos au moyen d'un doigt 38 de retenue du volet 14 à l'encontre de son basculement au moins naturel. Le doigt de retenue 38 est escamotable sous l'effet d'un électro-aimant 40 alimenté à partir du courant secondaire, pour libérer le volet 14 du doigt de retenue 38 et autoriser son basculement au moins naturel. L'escamotage du doigt de retenue 38 du volet 14 est par exemple obtenu grâce à son support en bascule 42 sur un support 44, son escamotage par basculement étant induit au moyen de l'électro-aimant 40 à l'encontre de la poussée exercée par un ressort 46, dit premier, de maintien du doigt 38 en position de repos du volet 14. De préférence, le volet 14 est en outre sollicité en basculement par un ressort 48, dit deuxième, à l'encontre de la retenue de ce dernier par le doigt 38. Grâce à ces dispositions, l'organe indicateur 4 est apte à fonctionner, même dans le cas où il ne peut pas être disposé sur un site de manière à autoriser le dit basculement naturel du volet 14. Selon une forme préférée de réalisation, et en se reportant plus particulièrement à la fig.4, des moyens électroniques 50 de mise en forme du courant secondaire sont interposés entre le bobinage 24 du capteur 2 et l'électro-aimant 40 de l'indicateur 4. Ces moyens électroniques 50 sont des moyens pour débiter un courant de sortie, vers l'éléctro-aimant 40, lorsqu'un courant d'entrée permanent est supérieur à un certain seuil d'intensité, de telle sorte qu'un courant résiduel toléré et/ou qu'un éventuel courant impulsionnel généré par la foudre, ne puissent pas induire une excitation électrique de l'électro-aimant 40. L'homme de l'art comprendra à l'examen du schéma de la fig.4, que cette fonction est assurée par une capacité 54 chargée par un pont redresseur 52, shunté par un transyl 68, pont redresseur 52 lui-même alimenté par le courant secondaire arrivant à des bornes d'entrées; une résistance 56, reliée aux bornes de la capacité 54, en assure une décharge permanente, tandis qu'un circuit à thyristor 70 et diode Zener, lui aussi relié aux bornes de la capacité 54, décharge brusquement celle-ci lorsque sa charge dépasse un certain seuil, pour délivrer à des bornes de sortie du circuit 50 un courant d'excitation de l'électro-aimant 40 de l'organe indicateur 4. Selon une forme préférée de réalisation, le volet 14 et ses moyens de manoeuvre en basculement sont contenus dans un boîtier 60 fermé et étanche. Ce boîtier 60 comporte une fenêtre 62 pour permettre la vue sur le volet 14 et, sur l'une de ses faces extérieures et en correspondance avec une masse magnétique 64 supportée par le volet 14, un chemin de guidage 66 pour un aimant placé et mû par l'opérateur pour amener le volet 14 en position de repos. Grâce à ces dispositions, l'organe indicateur 4 est à l'abri et est inviolable, tout en autorisant son réarmement par l'opérateur, depuis l'extérieur du boîtier 60. On notera par ailleurs que la masse magnétique 64, dite alors masselotte, est avantageusement disposée sur le volet 14 de manière à favoriser le dit basculement naturel de ce dernier. Il doit être compris que l'application décrite et représentée n'est qu'un exemple d'application, et que l'invention porte d'une manière générale sur un dispositif de contrôle et de signalisation de la présence/absence d'un courant dans une ligne, de mise à la terre notamment. Ainsi, le dispositif peut trouver d'autres applications générales, telles qu'un dispositif indicateur d'intrusion dans un local, dispositif indicateur dans un milieu non stable, tel qu'à bord d'un bateau grâce aux moyens de manoeuvre du volet par ressort, ou tout autre application de signalisation à distance du passage ou non d'un courant dans une ligne, et plus particulièrement d'un courant anormal. Aussi, bien que l'on ait décrit et représenté une forme préférée de réalisation de l'invention, il doit être compris que la portée de cette dernière n'est pas limitée à cette forme mais qu'elle s'étend à tout dispositif comportant les caractéristiques énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de signalisation d'une fuite accidentelle de courant alternatif dans une ligne (12) de mise à la terre, caractérisé: en ce qu'il comprend: - un organe capteur inductif (2), sensible au champ magnétique généré par le courant de fuite, dit primaire, dans la dite ligne de terre (12), le dit capteur (2) étant générateur (24) d'un courant électrique, dit secondaire, lors de la détection d'un dit champ, et - un organe indicateur (4) comprenant un volet (14) mobile entre deux positions, dont une première position (fig.6) dans laquelle apparaît une face ostensible (16) du volet (14), et une seconde position (fig.5) dans laquelle apparaît une face neutre (18) du volet (14), le volet (14) étant manoeuvrable dans l'une quelconque, dite d'alerte, des première et seconde positions sous l'effet du courant secondaire, l'autre position, dite de repos, ne pouvant être reprise que par l'action volontaire d'un opérateur; 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé: en ce que le dit organe capteur (2) est formé par une cage (20,22) fractionnée en deux parties formant conjointement une boucle magnétique fermée destinée à entourer la dite ligne (12), un bobinage (24) entourant au moins une fraction de l'une (22) des dites parties de la cage; 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé: en ce que le volet (14) de l'organe indicateur (4) est articulé en pivotement sur un support (34) autour d'un axe transversal (36) décalé par rapport à l'axe médian du volet (14), pour sa manoeuvre par basculement entre les deux dites positions dans chacune desquelles il est spontanément maintenu, pour la position d'alerte sous l'effet au moins de son propre poids, qui tend à son basculement naturel, et pour la position de repos au moyen d'un doigt de retenue (38) du volet (14) à l'encontre de son basculement au moins naturel, et en ce que le doigt de retenue (38) est escamotable sous l'effet d'un électro-aimant (40) alimenté à partir du courant secondaire, pour libérer le volet (14) du doigt de retenue (38) et autoriser son basculement au moins naturel; 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé: en ce que le doigt de retenue (38) du volet (14) est supporté en bascule (42) sur un support (44) et est escamotable par basculement au moyen de l'électro-aimant (40) à l'encontre de la poussee exercée par un ressort (46), dit premier, de maintien du doigt (38) en position de repos du volet (14); 5.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé: en ce que le volet (14) est en outre sollicité en basculement par un ressort (48), dit deuxième, à l'encontre de la retenue du volet (14) par le doigt (38); 6.- Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé: en ce des moyens électroniques (50) de mise en forme du courant secondaire sont interposés entre le bobinage (24) du capteur (2) et l'électro-aimant (40) de l'indicateur (4), pour débiter un courant de sortie lorsqu'un courant d'entrée permanent est supérieur à un certain seuil d'intensité, de telle sorte qu'un courant résiduel toléré et/ou qu'un éventuel courant impulsionnel généré par la foudre ne puisse pas induire une excitation électrique de l'électro-aimant (40); 7.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé: en ce que le volet (14) et ses moyens de manoeuvre en basculement sont contenus dans un boîtier fermé (60), qui comporte, sur l'une de ses faces extérieures et en correspondance avec une masse magnétique (64) supportée par le volet (14), un chemin de guidage (66) pour un aimant placé et mû par l'opérateur pour amener le volet en position de repos.