Brevet FR2884644A1 — publié le 20061020

de détection émis par une bobine de détection de courant de fuite à la terre 3a du transformateur de courant homopolaire 3, et qui est configuré de façon à émettre un signal représentant la fuite à la terre lorsque l'apparition d'une fuite à la terre a été détectée. Le numéro de référence 4 représente un déclencheur qui est actionné par =!e signal de sortie du circuit de discrimination le fuite à la terre 6, de façon à déclencher un mécanisme de commutation non illustré de l'interrupteur 2, ouvrir un contact, et interrompre les trajets électriques de courant alternatif 1. L'énergie électrique est fournie au circuit de discrimination de fuite à la terre 6 par les trajets électriques de deux phases du circuit électrique à courant alternatif triphasé 1. Le numéro de référence 7 représente un circuit de test qui effectue un test de déclenchement vis-à-vis d'une fuite à la terre et qui sert à vérifier si l'interrupteur 2, le transformateur de courant homopolaire 3, le déclencheur 4 et le circuit de discrimination de fuite à la terre 6 fonctionnent ou non normalement. Le circuit de test 7 est constitué d'une résistance 7a, oui ajuste l'intensité du courant de test qui est envoyé par les lignes de deux phases des trajets électriques de courant alternatif 1 à une bobine de test 3t du transformateur de courant homopolaire 3, et d'un interrupteur c.e test du type bouton-poussoir 7b, qui autorise et empêche la circulation du courant de test. Le numéro de référence 8 représente une alimentation en courant alternatif à laquelle est connecté le circuit électrique à courant alternatif 1, et le numéro de référence 9 représente une charge connectée aux trajets électriques de courant alternatif 1. Dans le disjoncteur de fuite à la terre ainsi configuré, lorscu'une fuite à la terre apparaît dans la charge ou analogue, et qu'un courant de fuite à la terre s'écoule vers les trajets électriques de courant alternatif 1, le courant de fuite à la terre est détecté par le transformateur de courant homopolaire 3 et est introduit dans le circuit de discrimination de fuite à la terre 6 par la bobine de détection 3a. Si l'intensité du courant de fuite à la terre détecté excède un niveau de discrimination p:aédéfini, le circuit de discrimination de fuite à la terre 6 génère un signal de sortie représentant l'apparition d'une fuite à la terre et envoie le signal de sortie au déclencheur 4. Le déclencheur 4 déclenche immédiatement un mécanisme interrupteur qui lui est connecté, ouvre un contact de commutation de l'interrupteur, interrompt les trajets électriques de courant alternatif 1, et protège la charge 9 et analogue vis-à-vis de la fuite à la terre. Pour le test du fonctionnement d'interruption de fuite à la terre du disjoncteur de fuite à la terre, l'interrupteur de test 7b du circuit de test 7 est commuté à l'état passant, et un courant de fuite à la terre simulé d'une intensité prédéterminée est envoyé par le circuit électrique de courant alternatif 1, via la résistance 7a, la bobine de test 3t disposée dans le transformateur de courant homopolaire 3. Un signal de sortie de détection qui est le même que lorsqu'un courant de fuite à la terre a été détecté par la bobine de détection de courant de fuite à la terre 3a du transformateur de courant homopolaire 3 est ainsi obtenu, et le circuit de discrimination de fuite à la terre 6 discrimine ce signal de sortie de détection et met le signal représentant l'apparition d'une fuite à la terre. Le déclencheur 4 est activé par ce signal et met l'interrupteur 2 à l'état non passant. Ce test permet de vérifier si le transformateur de courant homopolaire 3, le circuit de discrimination de fuite à la terre 6 et le déclencheur 4 fonctionnent ou non normalement. Description de l'invention Problèmes que l'invention doit résoudre Dans ce disjoncteur de fuite à la terre classique, le courant de faite à la terre simulé pour le test de fuite à la terre est obtenu par les lignes de deux phases des trajets électriques de courant alternatif. Il existe donc un problème en ce que le test de fuite à la terre ne peut pas être effectué si l'une des phases connectées au circuit de tes générant le courant de fuite à la terre simulé est une phase ouverte. De plus, lsrsque le circuit de discrimination de fuite à la terre n'agit pas, à savoir lorsqu'un très petit courant de fuite à la terre égal ou inférieur au niveau de discrimination apparaît dans les trajets électriques de courant alternatif, les fréquences du courant de fuite à la terre et du courant de fuite à la terre simulé sont identiques. Il existe donc un problème selon lequel, si les deux phases sont des phases opposées et de même grandeur, le courant de fuite à la terre est annulé par un durant de fuite à la terre réel et son intensité deviens inférieure au niveau de discrimination, et le test de fuite à la terre ne peut pas être exécuté. La présente invention a pour but d'obtenir un disjoncteur de fuite à la terre très fiable, qui résolve ces problèmes et qui puisse exécuter un test de fuite à la terre de manière fiable, même lorsqu'une phase ouverte ou un très petit courant de fuite à la terre apparaît dans un trajet électrique de courant alternatif. Moyens de resoudre les problèmes Afin de résoudre les problèmes décrits ci-dessus, la présente invention met à disposition un disjoncteur de fuite à la terre comprenant: un interrupteur qui ouvre/ ferme des trajets électriques de courant alternatif polyphasé ; un transformateur de courant homopolaire, qui détecte un courant de fuite à la terre dans les trajets électriques de courant alternatif polyphasé ; un circuit de discrimination de fuite à la terre, qui détermine si ou non il apparaît une fuite à la terre, à partir d'un courant de sortie d'une bobine de détection de courant de fuite à la terre du transformateur de courant homopolaire; un déclencheur qui met l'interrupteur à l'état non passant par un signal de sortie du circuit de discrimination de fuite à la terre représentant l'apparition d'une fuite à la terre; un circuit d'alimentation, qui fournit l'énergie électrique au circuit de discrimination de fuite à la terre par les trajets électriques de courant alternatif polyphasé ; et un circuit de test, qui est configuré de manière à envoyer un courant de fuite à la terre simulé à une bobine de test du transformateur de courant homopolaire, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation est alimenté en énergie électrique par les trajets électriques de toutes les phases des trajets électriques de courant alternatif polyphasé, et le circuit de test est constitué d'un circuit oscillant qui utilise le circuit d'alimentation en tant qu'alimentation pour générer un courant de fuite à la terre simulé, et d'un interrupteur de test qui actionne l'ouverture/fermeture du circuit qui envoie au transformateur de courant homopolaire le courant de fuite à la terre simulé provenant du circuit oscillant. Dans la présente invention, il est préférable que le circuit oscillant du circuit de test soit réglé à une fréquence d'oscillation différente des fréquences du commerce (50 ou 60 Hz). De plus, dans la présente invention, il est préférable que la bobine de test du transformateur de courant homopolaire ait un nombre de spires égal ou supérieur à deux spires. Effets de l'invention Dans la présente invention, du fait que le circuit d'alimentation fournissant l'énergie électrique au circuit de discrimination de fuite à la terre est connecté à toutes les phases des trajets électriques de courant alternatif polyphasé pour obtenir de l'énergie électrique, le test de fuite à la terre peut être exécuté, même si une phase des trajets électriques de courant alternatif est une phase ouverte. De plus, du fait qu'un courant de fuite à la terre simulé ayant une fréquence différente de celle des trajets électriques de courant alternatif est formé par le circuit oscillant du circuit de test, le test de fuite à la terre peut être exécuté d'une manière fiable, sans être affecté par un courant de fuite à la terre, même en cas d'apparition d'un courant de fuite à la terre non déterminé en tant que fuite à la terre. La fiabilité du circuit de test peut ainsi être augmentée. Meilleur mode de mise en oeuvre de l'invention Nous allons maintenant décrire l'invention en association avec une forme de réalisation représentée sur les dessins. Forme de réalisation La figure 1 est un schéma fonctionnel présentant la 2884644 7 forme de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, le numéro de référence 10 représente un disjoncteur de fuite à la terre. Habituellement, tous ses éléments constitutifs sont agencés d'une manière compacte et sont logés à l'intérieur d'un boîtier moulé constitué d'une résine isolante. Le disjoncteur de fuite à la terre 10 comprend: des trajets électriques de courant alternatif 1 de trois phases, qui connectent les bornes de connexion de l'alimentation 1A et les bornes de connexion de la charge 1B; un interrupteur 2 qui ouvre/ ferme les trajets électriques de courant alternatif 1; un transformateur de courant homopolaire 3 qui est traversé par les conducteurs de toutes les phases des trajets électriques de courant alternatif 1 et qui détecte un courant de fuite à la terre circulant dans les trajets électriques de courant alternatif 1; un circuit de discrimination de fuite à la terre 6 qui détermine si oui ou non il y a un courant de fuite à la terre en surveillant le courant de détection émis par une bobine de détection de courant de fuite à la terre 3a du transformateur de courant homopolaire 3; et un déclencheur 4 qui déclenche un mécanisme de commutation de l'interrupteur 2 avec un signal de sortie du circuit de discrimination de fuite à la terre 6 représentant l'apparition d'une fuite à la terre, ouvre l'interrupteur 2, et interrompt les trajets électriques de courant alternatif 1. Le disjoncteur de fuite à la terre 10 contient également un circuit de test de fuite à la terre 7 pour vérifier si l'interrupteur 2, le transformateur de courant homopolaire 3, le déclencheur 4 et le circuit de discrimination de fuite à la terre 6 fonctionnent ou non normalement, et un circuit d'alimentation 5 servant à fournir la puissance de fonctionnement au circuit de discrimination de fuite à la terre 6 et au circuit de test 7. La sortie du circuit de test 7 est connectée de manière électromagnétique au transformateur de courant homopolaire 3 via une bobine de test 3t disposée dans le transformateur de courant homopolaire 3. De plus, une alimentation en courant alternatif 8 est connectée aux bornes de connexion de l'alimentation 1A, et une charge 9 est connectée aux bornes de la charge 1B. Tel que représenté en détail sur la figure 2, le circuit d'alimentation 5 est constitué d'un circuit redresseur à deux alternances triphasé 51, qui redresse l'alimentation en courant alternatif fournie par les trois phases des trajets électriques de courant alternatif 1 et les convertit en une alimentation en courant continu, et un circuit courant-tension 52, qui commande la tension de sortie du circuit redresseur 51 à une tension prédéterminée. Le circuit d'alimentation 5 est ajouté en tant qu'alimentation pour le circuit de discrimination de fuite à la terre 6 et le circuit de test 7. Le circuit de test 7 comprend un interrupteur de test du type boutonpoussoir 7b qui est actionné lors d'un test de fuite à la terre, un circuit oscillant 7c qui génère un courant oscillant d'une fréquence prédéterminée, et une résistance d'ajustement 7a qui ajuste le courant de test. L'interrupteur de test 7b, le circuit oscillant 7c et la résistance d'ajustement 7a du circuit de test 7 sont connectés en série au circuit d'alimentation 5 via la bobine de test 3t du transformateur de courant homopolaire 3. Le circuit oscillant 7c est constitué d'une porte NON-ET Q1, de portes NON Q2 et Q3, de résistances R1 et R2, et d'un condensateur Cl. Le circuit oscillant 7c est configuré de telle sorte que, lorsque l'interrupteur de test 7b est commuté à l'état passant, la sortie de la porte NON-ET QI prend un niveau L et oscille à une fréquence f approximée par l'expression suivante, par les valeurs du condensateur Cl et de la résistance R1. f = 1 / (2,2 R1 Cl) (Hz) Du fait que l'intensité du courant de test It envoyé par le circuit oscillant 7c à la bobine de test 3t du transformateur de courant homopolaire 3 est déterminée par la résistance 7a et la tension de sortie V1 de l'alimentation 5, elle peut être réglée à une valeur prédéterminée par ajustement de la taille de la résistance 7a. Dans le circuit de test 7, lorsque l'interrupteur de test 7b est commuté à l'état passant, le circuit oscillant 7c oscille et le courant de test prédéterminé (courant de fuite à la terre simulé) It oscillé à la fréquence f est envoyé à la bobine de test 3t du transformateur de courant homopolaire 3. En conséquence, un courant de détection correspondant au courant de test It est obtenu en sortie de la bobine de détection de courant de fuite à la terre 3a du transformateur de courant homopolaire 3 et introduit dans le circuit de discrimination de fuite à la terre 6. Du fait que le courant de test It est sélectionné de manière à avoir une intensité supérieure à un niveau de détermination prédéfini, le circuit de discrimination de fuite à la terre 6 envoie immédiatement au déclencheur 4 un signal représentant l'apparition d'une fuite à la terre. En conséquence, s'il fonctionne normalement, le mécanisme de commutation non illustré de l'interrupteur 2 est déclenché, les contacts de commutation de l'interrupteur 2 sont ouverts, et les trajets électriques de courant alternatif 1 sont interrompus. Il est donc vérifié qu'il fonctionne normalement, et le test est terminé. De cette manière, dans le disjoncteur de fuite à la terre selon l'invention, le circuit redresseur à deux alternances triphasé 51 est disposé dans le circuit d'alimentation 5, les tensions de toutes les phases des trajets électriques de courant alternatif 1 sont redressées par le circuit redresseur 51, et une tension en courant continu est obtenue. En conséquence, une tension en courant continu peut être obtenue, même si l'une des phases des trajets électriques de courant alternatif triphasé 1 est une phase ouverte. De plus, du fait que la tension de sortie du circuit d'alimentation 5 est maintenue à une tension constante V1 par le circuit courant-tension. 52, le courant de test prédéterminé It peut être envoyé à la bobine de test 3t du transformateur de courant homopolaire 3, même si la tension d'entrée du circuit d'alimentation 5 change en raison d'une phase ouverte. Par conséquent, le test de fuite à la terre peut être exécuté, même lorsqu'une phase ouverte apparaît dans les trajets électriques de courant alternatif 1. On peut envisager un cas dans lequel, lorsque le test de fuite à la terre doit être effectué, un courant de fuite à la terre qui n'atteint pas le niveau de détermination da circuit de discrimination de fuite à la terre 6 apparaît dans le disjoncteur de fuite à la terre. Dans ce cas, si les fréquences du courant de test (courant de fuite à la terre simulé) formé par le circuit de test 7 et d'un courant de fuite à la terre réel sont les mêmes, et que leurs phases sont des phases opposées et de même grandeur, le courant de test se termine en étant annulé par le courant de fuite à la terre, le signal représentant l'apparition d'une fuite à la terre n'est pas émis par le circuit de discrimination de fuite à la terre 6, et un problème de fonctionnement est indiqué en résultat du test, même si le disjoncteur de fuite à la terre est normal. En conséquence, dans la présente invention, du fait que les fréquences des systèmes d'alimentation du commerce sont de 50 ou 60 Hz, la fréquence d'oscillation f du circuit oscillant 7c du circuit de test 7 est réglée à 40 ou 70 Hz, qui sont différentes des fréquences de 50 ou 60 Hz. Lorsque la fréquence d'oscillation f du circuit oscillant 7c est ainsi définie à une fréquence qui est différente des fréquences du commerce, le courant de test (courant de fuite à la terre simulé) n'est pas annulé par un très petit courant de fuite à la terre réel lors d'un test de fuite à la terre. En conséquence, le test peut être effectué d'une manière précise, et la fiabilité du test de fuite la terre peut être augmentée. De plus, du fait que le niveau de discrimination de fuite à la terre du disjoncteur de fuite à la terre est défini de façon à être égal à environ 70 % du courant de fuite à la terre détecté, lorsque le courant détecté est défini à 30 mA, le niveau de discrimination de fuite à la terre du circuit de discrimination de fuite à la terre 6 est défini à environ 21 mA. En conséquence, lorsque la bobine de test 3t du transformateur de courant homopolaire 3 possède une seule spire, il est nécessaire de définir le courant de test (courant de fuite à la terre simulé) It fourni par le circuit de test 7 de façon qu'il soit d'au moins 21 mA. Du fait que le circuit d'alimentation 5 fournissant ce courant présente des problèmes tels qu'une chaleur exothermique résultant du courant de la charge, il est préférable de maintenir le courant d'alimentation à une intensité aussi faible que possible. Pour cette raison, dans la présente invention, lorsqu'il y a de la place dans l'espace de bobine du transformateur de courant homopolaire 3, la bobine de test 3t a un nombre de spires n) égal ou supérieur à deux spires. Ainsi, du fait que le courant de test Tt envoyé à la bobine de test 3t peut être réduit à une fraction 1/n du courant nécessaire lorsqu'il y a une seule spire, le courant de sortie du circuit d'alimentation 5 peut être maintenu à une faible intensité, et la consommation d'énergie du circuit d'alimentation 5 peut être réduite. Brève description des dessins La figure 1 est un schéma fonctionnel présentant un disjoncteur de fuite à la terre selon l'invention. La figure 2 est un schéma de circuit présentant en détail un circuit d'alimentation et un circuit de test du disjoncteur de fuite à la terre selon l'invention. La figure 3 est un schéma fonctionnel présentant un disjoncteur de fuite à la terre classique. Description des numéros de référence Disjoncteur de fuite à la terre 1 Trajets électriques de courant alternatif 1A Bornes de connexion de l'alimentation 1B Bornes de connexion de la charge 2 Interrupteur 3 Transformateur de courant homopolaire 3a Bobine de détection de courant de fuite à la terre 3t Bobine de test 4 Déclencheur Circuit d'alimentation 51 Circuit redresseur à deux alternances triphasé 52 Circuit courant-tension 6 Circuit de discrimination de fuite à la terre 7 Circuit de test 7a Résistance d'ajustement 7b Interrupteur de test 7c Circuit oscillant Figure 2 3 Transformateur de courant homopolaire 3a Bobine de détection de courant de fuite à la terre 3t Bobine de test 4 Déclencheur 5 Circuit d'alimentation 51 Circuit redresseur à deux alternances triphasé 6 Circuit de discrimination de fuite à la terre 7 Circuit de test 7b Interrupteur de test 7c Circuit oscillant 8 Alimentation en courant alternatif Revendications 1. Disjoncteur (10) de fuite à la terre comprenant: un interrupteur (2) qui ouvre/ferme des trajets électriques de courant alternatif polyphasé ; un transformateur (3) de courant homopolaire, qui détecte un courant de fuite à la terre dans les trajets (1) électriques de courant alternatif polyphasé ; un circuit (6) de discrimination de fuite à la terre, qui discrimine s'il y a ou non apparition d'une fuite à la terre, à partir d'un courant de sortie d'une bobine (3a) de détection de courant de fuite à la terre du transformateur (3) de courant homopolaire; un déclencheur (4) qui met l'interrupteur (2) à l'état non passant par un signal de sortie du circuit (6) de discrimination de fuite à la terre représentant l'apparition d'une fuite à la terre; un circuit (5) d'alimentation, qui fournit l'énergie électrique au circuit (6) de discrimination de fuite à la terre par les trajets (1) électriques de courant alternatif polyphasé ; et un circuit (3) de test configuré de manière à envoyer un courant de fuite à la terre simulé à une bobine (3e) de test du transformateur de courant homopolaire; caractérisé en ce que le circuit (5) d'alimentation est alimenté en énergie électrique par les trajets (1) électriques de toutes les phases des trajets électriques de courant alternatif polyphasé ; et le circuit (7) de test est constitué d'un circuit (7c) oscillant qui utilise le circuit (5) d'alimentation en tant qu'alimentation pour générer un courant de fuite à la terre simulé, et d'un interrupteur (7b) de test qui actionne l'ouverture (3) du circuit qui envoie au transformateur de courant homopolaire le courant de fuite à la terre simulé provenant du circuit (7c) oscillant. 2. Disjoncteur de fuite à la terre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit oscillant du circuit de test est réglé à une fréquence d'oscillation différente des fréquences du commerce (50 ou 60 Hz). 3. Disjoncteur de fuite à la terre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bobine de test du transformateur de courant homopolaire a un nombre de spires égal ou supérieur à deux spires.