Brevet FR2760147A1 — publié le 19980828

Dispositif de déclenchement électronique pour disjoncteur. La présente invention concerne dispositif de déclenchement électronique pour disjoncteur. Le brevet US 4 672 501 décrit l'utilisation d'un interrupteur de circuit numérique utilisant un microprocesseur en combinaison avec des éléments de mémorisation ROM (mémoire morte) et RAM (mémoi- re vive) pour assurer une fonction à la tfois de retransmission et de protection à un système de distribution électrique. Le brevet US 4 833 563 décrit un dispositif de protection intégré qui comprend un agencement de protection de base contre les 1() surintensités en même temps que des éléments auxiliaires électriques sélectifs. Un module spécifique "actionneur-éléments auxiliaires" est sélectionné pour assurer la fonction auxiliaire demandée en même temps qu'une protection de base contre les surintensités. Ce brevet décrit une transmission d'un signal de déclenchement shunt sépare directement au module actionneur-éléments auxiliaires sans connexion au circuit du dispositif de déclenchement de disjoncteur. Le brevet US 5 539 6()5 décrit un module indépendant de libération en cas de sous-tension qui fournit une énergie auxiliaire au dispositif de déclenchement de disjoncteur pour activer le micropro- cesseur de dispositif de déclenchement et permettre au microproces- seur de rendre compte. d'afficher et d'enregistrer les inlOrmations de libération en cas de sous-tension. La demande de brevet US N 08/614 084 déposée le 12 mars 1996 décrit un agencement de solénoïde de verrouillage qui empèche un mécanisme associé d'actionnement de disjoncteur de se fermer tant que, et à moins que, les éléments auxiliaires n'aient été remis en posi- tion initiale. La demande de brevet US 08/585 652 déposée le 16 jan- vier 1996 décrit un disjoncteur intégré présentant une lonction de dé- clenchement shunt en même temps qu'une protection automatique contre les surintensités. Un module indépendant de déclenchement shunt fournit un signal de déclenchement shunt au dispositif d'entraî- nement électromagnétique de disjoncteur pour actionner un dispositif d'entraînement électromagnétique de dispositif de déclenchement pour interrompre séparément les contacts du disjoncteur et interrompre le 1) courant du circuit. Le module de déclenchement shunt fournit, en outre, l'énergie auxiliaire au dispositif de déclenchement pour permet- tre au microprocesseur de dispositif de déclenchement de rendre compte de l'opération de déclenchement shunt et de l'enregistrer. Le signal de déclenchement shunt est appliqué au dispositif de déclenche- ment de disjoncteur par un opérateur à partir de la source de tension séparée appliquée au module de déclenchement shunt et, de là, au dispositif de déclenchement de disjoncteur. Pour empêcher un surchauffage du solénoïde de l'élément d'entraînement électromagnéti- que de dispositif de déclenchement, un interrupteur de déconnexion in- dique au dispositif de déclenchement de supprimer l'énergie de fonc- tionnement provenant de l'élément d'entraînement électromagnétique. Si le déclenchement shunt est encore activé et si les contacts du disjoncteur sont ultérieurement activés, l'élément d'entraînement élec- tromagnétique réagit pour amorcer une séparation des contacts, laquel- le pourrait soumettre à une contrainte les contacts du disjoncteur et les composants du mécanisme d'actionnement du disjoncteur. La présente invention propose un dispositif de déclenchement shunt pourvu d'un module de verrouillage qui interagit avec le disposi- tif de déclenchement de disjoncteur pour produire une interruption de circuit de déclenchement shunt ainsi que pour exciter un solénoïde de verrouillage de dispositif de déclenchement shunt intérieur qui intera- git avec le mécanisme de disjoncteur pour empêcher une refermeturc intempestive des contacts du disjoncteur. Le dispositif de déclenche- ment shunt excité continue aussi à fournir l'énergie d'actionnement au dispositif de déclenchement pour permettre à ce dispositif de déclen- chement de signaler et d'afficher l'opération de déclenchement shunt. En bref, on va décrire un disjoncteur intégré présentant une fonction de déclenchement shunt en même temps qu'une flonction de protection automatique de protection contre les surintensités. Un module de déclenchement shunt indépendant fournit un signal à le dispositif de déclenchement de disjoncteur pour interrompre le courant du circuit et continuer à fournir une énergie auxiliaire au dispositif de déclenchement afin de permettre au microprocesseur du dispositif de déclenchement d'afficher et d'enregistrer l'opération de déclenche- ment shunt. Un commutateur d'indication de positions des contacts interagit avec le mécanisme d'actionnement de disjoncteur pour fournir une indication électrique au dispositif de déclenchement en ce qui concerne les positions OUVERT-FERME des contacts du disjoncteur. D'une façon générale, le dispositif de déclenchement électro- nique selon la présente invention comporte un agencement d'interrup- tion de circuit de déclenchement shunt et de surintensité et comprend des moyens formant transformateurs agencés en vue d'une connexion avec un système de distribution électrique: un circuit de traitement se raccordant auxdits transformateurs recevant des signaux d'échantillon de courant dudit système de distribution électrique pour déterminer l'apparition d'un état de surintensité; un moyen d'amorçage de déclen- chement se raccordant audit circuit de traitement pour interrompre un transfert de courant à travers ledit système de distribution électrique lors de l'apparition dudit état de surintensité; un moyen d'alimentation en énergie dans le circuit de traitement se raccordant auxdits transfor- mateurs et fournissant une énergie de fonctionnement audit circuit de traitement pendant que ledit système de distribution n'est pas inter- rompu; un circuit de détermination de positions de contacts se raccor- dant audit circuit de traitement pour déterminer des états FERME et OUVERT d'un disjoncteur associé; et un circuit de déclenchement shunt se raccordant audit circuit de traitement et à des bornes d'entrée pour recevoir un signal de tension appliqué auxdites bornes d'entrée et fournir à sa sortie une instruction de déclenchement audit circuit de traitement pour interrompre ledit système de distribution électrique et pour fournir une énergie de fonctionnement audit circuit de traitement après que ledit système de distribution électrique a été interrompu. En outre, le dispositif de déclenchement électronique ci- dessus présente les caractéristiques suivantes prises isolément ou en combinaison: - il comprend un comparateur pour fournir à sa sortie un signal de commande quand ledit comparateur a déterminé que ledit signal de tension dépasse une valeur de référence; - ledit circuit de déclenchement shunt comprend, en outre, un circuit d'alimentation en énergie se raccordant audit comparateur, ledit circuit d'alimentation en énergie comprenant un générateur d'impul- sions, un transformateur d'isolement et un redresseur; - le signal de tension est fourni à la grille d'un commutateur à transistor à l'aide d'un solénoïde de déclenchement shunt de disjoncteur; - ledit commutateur à transistor comprend un transistor à effet de champ (FET). On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un interrup- teur de circuit numérique qui comprend la module de déclenchement 2() shunt selon la présente invention; la figure 2 est une représentation schématique agrandie des composants situés à l'intérieur du module de déclenchement shunt de la figure 1; et la figure 3 est une représentation schématique agrandie des composants de circuit situés à l'intérieur du module de commande de sortie de la figure 1. Dans le brevet US précité No 4 672 501, on a décrit un dispo- sitif 10 de déclenchement de disjoncteur, tel que celui représenté sur la figure 1, avec lequel une connexion extérieure est établie à l'aide de ) transformateurs de courant 11-14 et de transformateurs de tension 15- 17. Le signal d'entrée électrique est transmise par l'intermédiaire de multiplexeurs 18-20 et d'amplificateurs d'échantillonnage et de bloca- ge 21, 22, à un convertisseur A/D (analogique/numérique) 24 au moyen d'un conducteur 23. On obtient une protection et une commande de circuit en utilisant un bus de données 25 qui et interconnecté avec un dispositif 26 de commande de sortie, un émetteur/récepteur 27 et une mémoire vive (RAM) 28. La mémoire morte (ROM) 29, un micro- processeur 30 et une mémoire non-volatile 31 fonctionnent de la manière décrite ici afin d'assurer une protection générale complète du circuit. Les informations concernant l'état des contacts (non représen- tés) du disjoncteur qui sont commandés par le dispositif 26 de commande de sortie sont affichées sur l'écran de visualisation 32 qui est similaire à celui décrit dans le brevet US 4 870 531. L'énergie de fonctionnement en tant que source d'alimentation 41 de dispositif de déclenchement est assurée par les transformateurs de courant 11-14 à partir du système électrique de distribution associé, par l'intermédiaire du conducteur 40, quand le système de distribution électrique associé est en fonction. Selon la présente invention, un système de déclenche- ment shunt est assuré par la connexion d'un module de déclenchement shunt 33 avec le microprocesseur 30 par l'intermédiaire du conducteur 38 et une source auxiliaire est fournie par une connexion avec la source d'alimentation 41 de dispositif de déclenchement au moyen de conducteurs 34, 35. L'énergie auxiliaire est fournie au dispositif 26 de commande de sortie au moyen des conducteurs 38 et 6)0. Dans cette description, l'expression "déclenchement shunt" est définie comme étant la fourniture d'un signal de déclenchement au dispositif de déclenchement de disjoncteur indépendamment du dispositif de déclen- chement de disjoncteur qui, par ailleurs, détermine une opération de déclenchement basée sur l'apparition d'un état de surintensité. Le signal de déclenchement shunt est souvent fourni aux bornes d'entrée 36, 37 par un opérateur situé à distance de l'emplacement du disjonc- teur, soit pour tester les composants actifs du disjoncteur, soit pour déconnecter électriquement le matériel électrique associé en vue d'un remplacement et d'une réparation. Lors de la fourniture d'un signal de déclenchement shunt, le dispositif de déclenchement de disjoncteur est déconnecté du circuit de distribution électrique et, par conséquent, devient inactif. Pour maintenir l'application de l'énergie de fonction- nement au dispositif de déclenchement, conformément à l'invention, l'énergie de fonctionnement est fournie par le module de déclenche- ment shunt au circuit du dispositif de déclenchement par l'application prolongée du signal de tension de déclenchement shunt, désigné ci- après "STVS", par l'intermédiaire des bornes 36, 37 à la source d'ali- mentation 41 après que le circuit de distribution électrique associé a été interrompu. L'apparition de l'interruption du déclenchement shunt est transmise au microprocesseur par l'intermédiaire d'un conducteur servant au stockage et à l'affichage. Pour indiquer l'état des contacts du disjoncteur, un module 39 de commutateur de positions de contacts est connecté au microprocesseur 30 de dispositif de déclenchement par l'intermédiaire d'un conducteur 60. Le fonctionnement du module 39 de commutateur de positions de contacts est décrit dans la demande de brevet US No 08/794 108 déposée le 3 février 1997, dans laquelle un micro-interrupteur interagit avec l'arbre d'entraînement de mécanisme d'actionnement de disjoncteur pour fournir une indication électrique de l'état FERME-OUVERT des contacts associés que comporte le dis- joncteur. Le microprocesseur détermine l'état des contacts du disjonc- teur avant d'alimenter le dispositif d'entraînement électromagnétique, ou moyen d'amorçage de déclenchement 60, contenu dans le mécanis- me d'actionnement de disjoncteur afin de retenir le plongeur du dispo- sitif d'amorçage de déclenchement comme décrit dans le brevet précité No 4 672 501. Si les contacts du disjoncteur sont dans la position "FERME", le solénoïde du dispositif d'entraînement électromagnétique est excité pour déclencher le disjoncteur. Les composants fonctionnels du module de déclenchement shunt 33 sont représentés sur la figure 2, o le STVS fourni à la borne d'entrée 36 est envoyé, par l'intermédiaire d'un compresseur normalisé 42 de pointes de tension de filtre, au comparateur 43 pour une évalua- tion et, de là, par un conducteur 58 à un générateur 45 d'impulsions et à une des entrées du transformateur d'isolement 46 de la source 44 d'alimentation en courant continu. La fonction du comparateur est de 3() faire en sorte que le STVS soit à coup sûr un signal électrique réel fourni par l'opérateur et non un signal de tension parasite provoqué par une perturbation électrique aléatoire. Le code électrique corres- pondant nécessite que le STVS dépasse 50% de la tension du système pour que le STVS soit à coup sûr intentionnel. L'autre borne d'entrée 37 est reliée à l'autre entrée du transformateur d'isolement 46 par un conducteur 59, comme représenté. Le transformateur d'isolement 46 est relié, par l'intermédiaire de diodes de redressement 47, de conduc- teurs 50, 51, et de diodes d'isolement DI, D2, à un circuit 48 dc commande de solénoïde de déclenchement shunt et au dispositif de dé- clenchement 10. L'agencement de commande de solénoïde de dispositif de déclenchement shunt est décrit dans la demande de brevet US N 08/614 084 précitée. Le circuit 48 de commande de solénoïde de dé- clenchement shunt fournit un signal de courant d'actionnement au solénoïde de verrouillage de dispositif de déclenchement shunt de la 1) manière suivante. Le signal de tension est tourni par un conducteur au drain d'un FET 52 et à un des côtés d'un premier condensateur de puissance Cl. La source du FET est reliée au solénoïde 53 de ver- rouillage de dispositif de déclenchement pour interagir avec le méca- nisme d'actionnement de disjoncteur. La grille du FET 52 est reliée à la cathode de la diode d'isolement D2 par l'intermédiaire d'un conduc- teur 55 pour commander l'état FERME-OUVERT du FET. Le signal de tension est appliqué à l'entrée d'un inverseur 54 et à un des côtés d'un deuxième condensateur C2 par l'intermédiaire d'un conducteur 55 se trouvant dans le circuit 49 de commande de puissance du dispositif de déclenchement afin de fournir une énergie d'actionnement au dispositif de déclenchement, par l'intermédiaire des conducteurs 55, 56, aussi longtemps que le signal de tension est appliqué aux bornes d'entrée 36, 37 quand le mécanisme d'actionnement de disjoncteur a réagi en déconnectant le dispositif de déclenchement du système de distribution électrique associé. Quand la tension est tout d'abord appliquée aux bornes 36, 37, elle provoque l'augmentation de l'alimentation du dispositif de déclenchement. et entraîne l'ouverture du disjoncteur. Elle excite aussi le solénoïde de verrouillage de déclenchement shunt qui interagit avec le mécanisme du disjoncteur pour l'empêcher de se 3() refermer. Aussi longtemps que la tension reste appliquée, le solénoïde de verrouillage de dispositif de déclenchement shunt reste excité et, de ce fait, empêche intentionnellement le disjoncteur de se refermer. Comme décrit précédemment, les états FERME et OUVERT des contacts dans le disjoncteur sont fournis au dispositif 10 de déclenche- ment de disjoncteur par une connexion avec le module 39 de commu- tateur de positions de contacts. Une connexion de masse commune entre le module 33 de dispositif de déclenchement shunt et le disposi- tif de déclenchement 10 est constituée par le conducteur de masse 57. Le circuit de commande de sortie 26 est représenté sur la figure 3 comme comprenant une porte ET 61 à laquelle un signal d'entrée est fourni à partir du module 39 de commutateur de positions de contacts et à partir du module 33 de dispositif de déclenchement shunt par des conducteurs 60 et 38. La sortie de la porte ET est reliée à une des entrées d'une porte OU 62, l'autre entrée de cette porte OU étant reliée au bus de données 25 de la figure 2. La sortie de la porte OU est reliée au dispositif d'entraînement électromagnétique de méca- nisme de disjoncteur. Pendant le fonctionnement, le dispositif de sortie de demande de déclenchement du module 33 de déclenchement shunt et le signal provenant du module 39 de commutateur de positions de contacts sont soumis ensemble à une opération logique ET puis OU avec des demandes de protection et autres demandes de déclenchement provenant du bus 25 de données du dispositif de déclenchement pour créer le signal destiné à commander le dispositif d'entraînement élec- tromagnétique. Le dispositif d'entraînement électromagnétique ne sépare pas les contacts du disjoncteur tant que les conditions ci-dessus ne sont pas réunies. On a décrit dans le présent exposé un module déclenchement shunt grâce auquel le signal de déclenchement shunt est fourni au dispositif d'entraînement électromagnétique du disjoncteur pour sépa- rer les contacts du disjoncteur et interrompre le circuit électrique associé. Pour empêcher le mécanisme d'actionnement de disjoncteur de refermer les contacts de celui-ci quand l'élément de déclenchement shunt reste excité et que, de ce fait, on désire que le mécanisme reste ouvert, le solénoïde de verrouillage d'élément de déclenchement shunt ) reste excité et verrouille ainsi le mécanisme en empêchant une réou- verture du disjoncteur. Une connexion est établie entre un commuta- teur de positions de contacts et le dispositif de déclenchement pour que le dispositif de déclenchement n'excite l'élément d'entraînement électromagnétique pour déclencher le disjoncteur que lorsque ce dernier est fermé. REVENDICATIONS 1. Dispositif de déclenchement électronique compor-tant un agencement d'interruption de circuit de déclenchement shunt et de surintensité caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens formant transformateurs (1117) agencés en vue d'une connexion avec un système de distribution électrique: un circuit de traitement (30) se raccordant auxdits translfor- mateurs recevant des signaux d'échantillon de courant dudit système de distribution électrique pour déterminer l'apparition d'un état de surintensité; 1() un moyen d'amorçage de déclenchement (60) se raccordant audit circuit de traitement pour interrompre un transfert de courant à travers ledit système de distribution électrique lors de l'apparition dudit état de surintensité; un moyen (41) d'alimentation en énergie dans le circuit de traitement se raccordant auxdits transformateurs (11-17) et fournissant une énergie de fonctionnement audit circuit de traitement pendant que ledit système de distribution n'est pas interrompu; un circuit (39) de détermination de positions de contacts se raccordant audit circuit de traitement pour déterminer des états 2) FER1ME et OUVERT d'un disjoncteur associé; et un circuit de déclenchement shunt (33) se raccordant audit circuit de traitement et à des bornes d'entrée pour recevoir un signal de tension appliqué auxdites bornes d'entrée (36. 37) et fournir à sa sortie une instruction de déclenchement audit circuit de traitement pour interrompre ledit système de distribution électrique et pour fournir une énergie de tfonctionnement audit circuit de traitement après qlue ledit système de distribution électrique a été interrompu. 2. Dispositif de déclenchement électronique selon la revendi- cation 1. caractérisé en outre en ce qu'il comprend un comparaLteur- ) (43) pour tfournir à sa sortie un signal de commande quand ledit comparateur a déterminé que ledit signal de tension dépasse une vialeur de rtéférence. 3. Dispositif de déclenchement électronique selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que ledit circuit (33) de déclenchement shunt comprend, en outre, un circuit (44) d'alimentation en énergie sc raccordant audit comparateur (43), ledit circuit (44) d'alimentation enl énergie comprenant un générateur (45) d'impulsions, un transformateur d'isolement (46) et un redresseur (47). 4. Dispositif de déclenchement électronique selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que le signal de tension est fourni à la grille d'un commutateur à transistor (48) à l'aide d'un solénoïde (53) de déclenchement shunt de disjoncteur. 5. Dispositif de déclenchement électronique selon la reven- dication 4, caractérisé en ce que ledit commutateur à transistor (48) comprend un transistor à effet de champ (FET) (52).