Brevet FR2802039A1 — publié le 20010608

ENSEMBLE DE DISTRIBUTION ÉLECTRIQUE A COMMUNICATION PAR ULTRASONS L'invention concerne un ensemble de distribution électrique comportant au moins un appareil de protection /ou de puissance destiné à communiquer avec un module de communication. Différents types d'appareils de protection électrique (disjoncteurs...) et/ou de puissance sont classiquement regroupés dans des tableaux de distribution basse tension. Il est de plus en plus fréquent de faire communiquer ces appareils avec des unités de contrôle, qui peuvent être situées localement ou à distance. Actuellement ce type de communication s'effectue souvent l'intermédiaire bus, parfois par fibre optique. Dans tous les cas, il est nécessaire de prévoir pour cela un support physique, fil conducteur, fibre optique, etc.... Ceci rend complexe réalisation ensemble de distribution électrique et nécessite, outre le coût du matériel, des temps importants de câblage et de construction, donc des surcoûts non négligeables. Il en va de même si désire rendre communicant un ensemble existant. L'invention a pour but un ensemble de distribution électrique communiquant ne présentant pas ces inconvénients. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que l'ensemble comporte au moins un premier émetteur/récepteur solidaire de l'appareil et communiquant par ultrasons avec au moins un second émetteur/récepteur par l'intermédiaire d'éléments mécaniques, rigides et massifs, l'ensemble auxquels est fixé l'appareil, le second émetteur/récepteur étant connecté au module de communication. Selon un premier développement de l'invention, les éléments rigides et massifs servant à transmission ultrasons sont constitués par au moins un conducteur d'un jeu de barres auquel est connecté l'appareil. Selon un autre développement de l'invention, les éléments rigides et massifs servant à transmission ultrasons sont constituées par des éléments de l'armature d'une armoire de distribution électrique dans laquelle est disposé l'appareil. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 illustre schématiquement un premier mode de réalisation d'un ensemble selon l'invention, avec un disjoncteur communiquant par ultrasons avec un module de communication par l'intermédiaire d'un jeu de barres. figure 2 représente très schématiquement le disjoncteur de l'ensemble selon la figure 1. figure 3 représente un second mode de réalisation d'un ensemble selon l'invention, dans lequel un disjoncteur communique par ultrasons avec un module de communication par l'intermédiaire d'éléments de l'armature d'une armoire de distribution électrique. figure 4 représente très schématiquement le disjoncteur de l'ensemble selon la figure 3. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 1, un tableau basse tension est constitué par une armoire de distribution électrique 1 dans laquelle sont logés des appareils de protection et/ou de puissance. Seul un de ces appareils, un disjoncteur 2, est représenté sur la figure 1. Le disjoncteur 2 est fixé, selon des axes de fixation (A) schématisés sur la figure 2, sur des supports 3 solidaires de l'armature de l'armoire 1. Le disjoncteur 2 comporte des bornes d'entrée connectées à un jeu de barres 4, logé dans un compartiment de l'armoire à laquelle il fixé par l'intermédiaire de supports isolants 5. disjoncteur 2 communique avec un module de communication 6. Sur la figure 1, le module de communication 6 est fixé sur un support 7 dans un autre compartiment l'armoire. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la communication entre le disjoncteur 2 et le module de communication 6 se fait par ultrasons par l'intermédiaire du jeu barres 4. Comme représenté à la figure 2, le disjoncteur 2 comporte, de mamere classique, un déclencheur électronique 8. Le déclencheur 8 est connecté à des premiers émetteurs-récepteurs, constitués par des pastilles piézo-électriques 9 fixées sur des plages de raccordement 10 du disjoncteur, dont une seule est représentée sur la figure 2. Le disjoncteur 2 représenté à la figure 1 est un disjoncteur triphasé, comportant une plage de raccordement 10 d'entrée par pôle, chacune de ces plages de raccordement étant fixée rigidement à un des conducteurs de jeu de barres 4. Sur la figure 2, la connexion entre la plage de raccordement 10 et le conducteur correspondant du jeu de barres 4 est réalisée au moyen d'une vis 11. De seconds émetteurs-récepteurs, constitués par des pastilles piézo-électriques 12, sont fixés aux extremités du jeu de barres 4 opposées aux connexions avec les plages de raccordement du disjoncteur. Les seconds émetteurs-récepteurs sont connectés électriquement au module de communication 6. La communication entre le déclencheur 8 du disjoncteur 2 et le module de communication s'effectue de la manière suivante. Le déclencheur envoie des signaux électriques représentatifs des données à transmettre aux premiers émetteurs/récepteurs 9. Ceux-ci transforment données ultrasons qui sont transmis aux seconds émetteurs-récepteurs 12 par l'intermédiaire des plages de raccordement 10, des vis 11 et du jeu de barres 4. Les plages de raccordement 10, les vis 11 et le jeu de barres 4 constituent des éléments mécaniques massifs et rigides l'ensemble de distribution électrique. Les ultrasons sont transformés en signaux électriques par les seconds émetteurs/récepteurs 12 qui communiquent avec le module de communication 6. Les ultrasons ne passent ni dans l'air, ni dans des câbles souples ou des tresses métalliques qui les atténueraient fortement. Dans l'air, le cheminement des ultrasons pourrait, de plus, être perturbé par des réflexions non contrôlées. La communication entre le module de communication 6 et le déclencheur 8 peut également s'effectuer en sens inverse dans la mesure où les pastilles piézo-électriques constituent des composants émetteurs/récepteurs 9 et 12 aux deux extrémités de la voie de transmission par ultrasons. Le module de communication 6 peut communiquer de manière analogue avec plusieurs appareils de protection et/ou de puissance disposés dans l'armoire de distribution électrique 1. II peut également communiquer avec une unité externe de contrôle. Sur la figure 1, un conducteur électrique 13 schématise cette connexion. Celle-ci peut également être réalisée tout autre moyen approprié, que ce soit par fibre optique, par bus ou de nouveau par ultrasons par l'intermédiaire de la structure de l'armoire. Le module de communication 6 peut, selon les besoins, simplement transmettre des informations entre les appareils et l'unité externe contrôle, jouant le rôle d'un concentrateur, ou effectuer un traitement numérique des données reçues. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la communication par ultrasons s'effectue par l'intermédiaire des trois conducteurs du jeu barres 4. L'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation particulier, mais couvre aussi le cas où un seul conducteur du jeu de barres est utilisé pour la transmission. Dans ce cas, une première pastille piézo électrique est fixée sur une seule plage de raccordement du disjoncteur et communique par ultrasons avec une seconde pastille piézo-électrique fixée à l'autre extrémité du conducteur du jeu de barres auquel la plage de raccordement est connectée. Le mode de réalisation particulier utilisant plusieurs conducteurs jeu de barres permet d'augmenter la vitesse de communication, de réaliser des communications bidirectionnelles simultanées et/ou d'augmenter la sécurité de la communication grace à la redondance. Par ailleurs, les composants piézo-électriques peuvent être utilisés pour effectuer une reconnaissance automatique des schémas électriques de câblage à l'intérieur de l'armoire. Le premier mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus est particulièrement bien adapté aux armoires dans lesquelles tous les appareils, en particulier tous les disjoncteurs, sont connectés aux jeux de barres. Cependant dans certaines armoires, les disjoncteurs sont de préférence fixés rigidement à l'armoire et de façon souple aux jeux de barres, par l'intermédiaire de tresses métalliques ou de câbles qui atténuent fortement les ultrasons. Le second mode de réalisation de l'invention, représenté aux figures 3 et 4, utilise dans ce cas une partie de l'armature de l'armoire pour la transmission des ultrasons entre un appareil de protection et/ou de distribution et le module de communication 6. seul disjoncteur 14 est représenté dans l'armoire 1 de la figure 3. Les plages de raccordement d'entrée du disjoncteur 14 sont connectées au jeu de barres 4 par une liaison souple 15 qui atténuerait fortement les ultrasons. Le disjoncteur fixé sur un panneau de fixation 16, de préférence métallique, de l'armoire 1. Dans le mode de réalisation particulier la figure 4, des vis 17 solidarisent des inserts métalliques disjoncteur 14 avec le panneau 16. Un premier émetteur/récepteur, constitués par une pastille piézo-électrique 9, connectée au déclencheur 8, est fixé sur un des inserts 18. déclencheur 8 communique ainsi par ultrasons avec le module communication 6 par l'intermédiaire de la pastille piézo-électrique 9, de l'insert métallique 18, de la vis 17, du panneau de fixation 16, de montants 19, 20 et 21 de l'armoire, du support 7, du boîtier du module de communication 6 et d'un second émetteur/récepteur 12 constitué par une pastille piézo-électrique fixée sur le boîtier du module de communication 6. la figure 3, le second émetteur/récepteur a été représenté schématiquement sur la paroi externe du boîtier du module de communication 6, mais il est de préférence disposé à l'intérieur de celui-ci où il est connecté à circuits électroniques de contrôle et de transmission du module. Les émetteurs/récepteurs 9 et 12 sont des composants piézoélectriques, de préférence constitués par de fines pastilles piézo-électriques en céramique, métallisées, de quelques centimètres de diamètre. Les pastilles peuvent être facilement fixées aux emplacements désirés, par exemple au moyens d'une colle au silicone. Les éléments mécaniques transmettant des ultrasons ne sont pas obligatoirement des éléments conducteurs de l'électricité. Bien que l'on utilise de préférence des éléments métalliques, jeu de barres et/ou montants et panneaux métalliques l'armoire, des éléments mécaniques isolants (verre, céramique, matière plastique rigide ... ) peuvent également remplir cette fonction. Il est simplement nécessaire que ces éléments soient rigides et massifs. Ces éléments mécaniques isolants peuvent, par exemple, être des éléments de support de l'armoire ou des isolants séparant les jeux de barres. La transmission ultrasons peut utiliser une combinaison d'éléments conducteurs et isolants et combiner la transmission par jeu de barres et par l'armature de l'armoire. L'utilisation de la transmission des ultrasons l'intermédiaire d'éléments mécaniques rigides et massifs de l'ensemble de transmission permet de rendre communicant un ensemble existant sans modification mécanique de l'ensemble. Dans le cas d'un ensemble neuf, le câblage est réduit. De plus, il n'y a pas de problème d'isolement électrique, ni de contrainte au niveau de la compatibilité électromagnétique. Les composants piézo-électriques peuvent, plus, être utilisés pour la détection d'arcs série dans l'armoire de distribution électrique. La nécessité de communiquer n'impose aucune limitation de la liberté de positionnement appareils dans l'ensemble de distribution électrique, les pastilles piézo-électriques pouvant être fixées en divers emplacements et un grand nombre de chemins étant disponibles pour transmission des ultrasons. L'invention est plus particulièrement adaptée à transmission à l'intérieur d'une armoire de distribution électrique où les distances sont limitées et le débit nécessaire faible car, avec les techniques actuelles, la vitesse et le débit de propagation ainsi que la distance de propagation sans atténuation trop importante restent limitées. REVENDICATIONS 1. Ensemble de distribution électrique comportant au moins un appareil de protection et /ou de puissance (2,14) destiné à communiquer avec un module de communication (6), ensemble caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier émetteur/récepteur (9) solidaire de l'appareil et communiquant par ultrasons avec au moins un second émetteur/récepteur (12) par l'intermédiaire d'éléments mécaniques, rigides et massifs, de l'ensemble auxquels est fixé l'appareil, le second émetteur/récepteur (12) étant connecté au module de communication (6). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que émetteurs/récepteurs (9,12) sont constitués par des composants piézo-électriques. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce les composants piézo-électriques sont des pastilles piézo-électriques. 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications à 3, caractérisé en ce que les éléments mécaniques transmettant les ultrasons sont métalliques. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que au moins un conducteur d'un jeu de barres (4) auquel est connecte l'appareil (2) constitue une partie des éléments mécaniques transmettant les ultrasons. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce le premier émetteur/récepteur (9) est fixé sur une plage de raccordement (10) d'un disjoncteur (2) constituant l'appareil, la plage étant destinée à être raccordée à un premier emplacement du conducteur associé du jeu de barres (4), le second émetteur/récepteur (12) étant fixé sur un second emplacement dudit conducteur. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur/récepteur (9) par plage de raccordement. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à S, caractérisé en ce l'ensemble comportant une armoire de distribution électrique (1) dans laquelle est disposé l'appareil (14), les éléments mécaniques transmettant les ultrasons forment une partie l'armature de l'armoire. 9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments mécaniques transmettant les ultrasons sont constitués par des montants (19,20,21), des panneaux (16) et/ou des supports de fixation (7) de l'armoire (1).