Brevet FR2889631A1 — publié le 20070209

DECLENCHEUR ELECTRONIQUE POURVU D'UN CIRCUIT D'ALIMENTATION COMPORTANT DES MOYENS REHAUSSEURS DE TENSION ET DISJONCTEUR COMPORTANT UN TEL DECLENCHEUR DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention relève du domaine des disjoncteurs, et plus particulièrement celui des déclencheurs électroniques équipant ces disjoncteurs. 2] L'invention concerne plus particulièrement un déclencheur électronique pour 10 disjoncteur, ledit déclencheur comprenant: - au moins un capteur de courant pour fournir un courant secondaire représentatif d'un courant primaire dans un conducteur principal dudit disjoncteur, - un circuit de redressement pour redresser le courant secondaire et fournir un courant d'alimentation, - un ensemble électronique de traitement pour commander un actionneur destiné à actionner un mécanisme d'ouverture du conducteur principal, et - un circuit d'alimentation électrique doté d'un condensateur de stockage destiné à alimenter électriquement l'actionneur et d'un régulateur de tension destiné à fournir une tension d'alimentation de l'ensemble électronique de traitement, ledit condensateur de stockage étant chargé à l'aide du courant d'alimentation. 3] L'invention concerne également un disjoncteur comprenant: -au moins un conducteur principal, - un mécanisme d'ouverture du conducteur principal, - un actionneur destiné à actionner le mécanisme d'ouverture, et - un déclencheur avec un ensemble électronique de traitement pour commander l'actionneur et un circuit d'alimentation électrique destiné à alimenter électriquement 2889631 2 l'actionneur doté d'un régulateur de tension destiné à fournir une tension d'alimentation de l'ensemble électronique de traitement. ETAT DE LA TECHNIQUE 4] Dans les déclencheurs de l'art antérieur, le régulateur de tension destiné à fournir une tension d'alimentation VA à l'ensemble électronique de traitement est généralement alimenté par une tension VM aux bornes du condensateur de stockage. Dans ces déclencheurs, le condensateur de stockage est généralement chargé à l'aide du courant secondaire issu des capteurs de courant. 5] Un problème des déclencheurs de l'art antérieur est que le temps de charge du condensateur de stockage destiné à alimenter électriquement l'actionneur est généralement long. De ce fait, le temps de montée de la tension d'alimentation VA de l'ensemble électronique de traitement, qui dépend de la tension VM aux bornes du condensateur de stockage, est également long. Pour que l'ensemble électronique de traitement fonctionne normalement, la tension VM aux bornes du condensateur de stockage doit être supérieure à la valeur nominale de la tension d'alimentation VA de l'ensemble électronique de traitement. 6] Ainsi, lors de la mise sous tension du disjoncteur, la charge du condensateur de stockage a tendance à retarder la mise sous tension de l'ensemble électronique de traitement du déclencheur. EXPOSE DE L'INVENTION [0007] L'invention a pour objet un déclencheur électronique et un disjoncteur doté d'un tel déclencheur, ledit déclencheur comportant, dans son circuit d'alimentation, des moyens permettant de réduire le retard de la mise sous tension de l'ensemble électronique de traitement. 8] L'invention concerne donc un déclencheur électronique comprenant: au moins un capteur de courant pour fournir un courant secondaire représentatif d'un courant primaire dans un conducteur principal dudit disjoncteur, 2889631 3 - un circuit de redressement pour redresser le courant secondaire et fournir un courant d'alimentation, - un ensemble électronique de traitement pour commander un actionneur destiné à actionner un mécanisme d'ouverture du conducteur principal, et - un circuit d'alimentation électrique doté d'un condensateur de stockage destiné à alimenter électriquement l'actionneur et d'un régulateur de tension destiné à fournir une tension d'alimentation de l'ensemble électronique de traitement, ledit condensateur de stockage étant chargé à l'aide du courant d'alimentation, dans lequel le circuit d'alimentation comporte des moyens rehausseurs de tension permettant de fournir une tension rehaussée à l'entrée du régulateur de tension destiné à fournir la tension d'alimentation de l'ensemble électronique de traitement, ladite tension rehaussée étant supérieure à une tension aux bornes du condensateur de stockage. 9] Dans un mode particulier, les moyens rehausseurs de tension comportent une résistance connectée en série avec le condensateur de stockage de sorte que, lors de la circulation du courant d'alimentation pour charger ledit condensateur, la tension rehaussée a une valeur supérieure ou égale à la somme de la tension aux bornes dudit condensateur et de la tension aux bornes de ladite résistance. 0] Dans un autre mode particulier, les moyens rehausseurs de tension comportent un limiteur de tension connecté en série avec le condensateur de stockage de sorte que, lors de la circulation du courant d'alimentation pour charger ledit condensateur de stockage, la tension rehaussée atteint rapidement une valeur supérieure ou égale à la somme de la tension aux bornes dudit condensateur et d'une tension de limitation dudit limiteur de tension. De préférence, le limiteur de tension est une diode limitatrice de tension présentant une tension de limitation, ladite diode étant connectée en inverse. 1] Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens rehausseurs de tension comportent une résistance et un limiteur de tension connectés en parallèle. 2889631 4 [0012] De préférence, dans le cas où les moyens rehausseurs comportent un limiteur de tension, la tension de limitation est supérieure ou égale à une valeur nominale de la tension d'alimentation de l'ensemble électronique de traitement. 3] Avantageusement la tension d'alimentation aux bornes du condensateur de 5 stockage est régulée par un régulateur de tension. 4] De préférence, le déclencheur électronique comporte des moyens de filtrage de la tension rehaussée connectés en amont du régulateur de tension destiné à fournir la tension d'alimentation de l'ensemble électronique de traitement. 5] L'invention concerne également un disjoncteur comprenant: 10 - au moins un conducteur principal, - un mécanisme d'ouverture du conducteur principal, - un actionneur destiné à actionner le mécanisme d'ouverture, et - un déclencheur avec un ensemble électronique de traitement pour commander l'actionneur et un circuit d'alimentation électrique destiné à alimenter électriquement l'actionneur doté d'un régulateur de tension destiné à fournir une tension d'alimentation de l'ensemble électronique de traitement, dans lequel le déclencheur est un déclencheur tel que décrit précédemment, comportant des moyens rehausseurs de tension permettant de fournir une tension rehaussée à l'entrée du régulateur de tension destiné à fournir la tension d'alimentation de l'ensemble électronique de traitement. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 6] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté dans les figures annexées. 7] La figure 1 représente un schéma bloc simplifié d'un disjoncteur dans lequel un déclencheur selon l'invention peut être mis en oeuvre. 2889631 5 [0018] La figure 2 représente un schéma d'un déclencheur selon l'art antérieur. 9] La figure 3 représente un schéma d'un déclencheur selon un mode de réalisation de l'invention. 0] La figure 4 illustre sur des courbes 3.a à 3.c, divers signaux de tension dans un 5 déclencheur selon la Figure 3, pendant une phase transitoire de mise sous tension du disjoncteur. 1] La figure 5 représente un schéma d'un déclencheur selon un mode de l'invention comportant un circuit intégré. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [00221 Le disjoncteur représenté à la Figure 1 agit sur trois conducteurs principaux 1 dudit disjoncteur. Notons que le dispositif de l'invention peut comporter un nombre quelconque de conducteurs principaux. Les conducteurs principaux sont connectés à des contacts 2 permettant d'établir ou d'interrompre le courant primaire circulant dans ces conducteurs. 3] Des capteurs de courant Ti, T2, T3 associés aux différents conducteurs principaux transforment le courant primaire de forte valeur en un courant secondaire compatible avec le déclencheur électronique. Un circuit de redressement 3 fournit un courant d'alimentation la à un circuit d'alimentation 4 du déclencheur. 4] Le disjoncteur comporte un ensemble électronique de traitement 6 destiné à commander un actionneur 7 à partir d'un signal Is représentatif de l'intensité du courant primaire dans au moins un conducteur principal du disjoncteur. Dans le mode de réalisation représenté à la Figure 1, la fourniture du signal Is représentatif de l'intensité du courant primaire est réalisée par des moyens séparés 8 comportant un capteur de courant. Il aurait pu être envisagé d'utiliser les mêmes capteurs de courant pour fournir au circuit d'alimentation 4 un courant d'alimentation Ia, d'une part, et pour fournir à l'ensemble électronique de traitement un signal Is représentatif de l'intensité du courant primaire, d'autre part. L'actionneur 7 permet d'ouvrir les conducteurs principaux 1 par l'intermédiaire d'un mécanisme 9 agissant sur l'ouverture des contacts 2. 2889631 6 [00251 Ainsi, le circuit d'alimentation 4 fournit à l'actionneur 9 une tension d'alimentation. Le circuit d'alimentation 4 est doté d'un régulateur de tension destiné à fournir une tension d'alimentation VA pour alimenter l'ensemble électronique de traitement 5. [00261 Dans le déclencheur électronique selon l'art antérieur représenté à la figure 2, l'enroulement secondaire du capteur de courant Tl est connecté à un pont redresseur constitué par un groupe de quatre diodes 11 à 14. Une première extrémité de l'enroulement secondaire est connectée à l'anode d'une première diode 11 et à la cathode d'une seconde diode 13, tandis qu'une seconde extrémité de l'enroulement secondaire est connectée à l'anode d'une troisième diode 12 et à la cathode d'une quatrième diode 14. Les cathodes des première et troisième diodes, i l et 12, sont connectées à une ligne d'alimentation positive VP. Les anodes des seconde et quatrième diodes, 13 et 14, sont connectées à une masse de référence électrique du déclencheur. Les autres capteurs T2 et T3 sont connectés de la même manière à deux ponts redresseurs, représentés respectivement par des diodes 1 l a, 12a, 13a, 14a et 1lb, 12b, 13b et 14b. Les cathodes des diodes Il a, l lb, 12a et 12b sont reliées à la ligne VP. Les anodes des diodes 13a,13b, 14a et 14b sont connectées à la masse de référence électrique du déclencheur. [00271 Le courant d'alimentation la circule dans la ligne d'alimentation positive VP à travers une diode 15 afin de charger un condensateur de stockage 16. Ainsi la tension VM aux bornes du condensateur de stockage permet d'alimenter électriquement l'actionneur. Le courant d'alimentation la permet également d'alimenter un régulateur de tension 17 destiné à réguler une tension VA d'alimentation de l'ensemble de traitement. [00281 D'autres moyens 8 de capture et de mesure de courant permettent de fournir un signal Is représentatif d'au moins un courant primaire à l'ensemble électronique de traitement 6. Quand le courant primaire dépasse un seuil de déclenchement du disjoncteur, l'ensemble électronique de traitement 6 transmet à un transistor de commande 18 un ordre de déclenchement de l'actionneur 7. L'énergie stockée dans le condensateur de stockage 16 est alors utilisée pour alimenter l'actionneur. [00291 La tension VM aux bornes du condensateur de stockage, destinée à alimenter électriquement l'actionneur, est régulée à l'aide d'un régulateur de tension 21 en mesurant la tension VM et en fournissant un ordre de commande à la grille d'un transistor 22. La 2889631 7 diode 15 permet le passage du courant d'alimentation la pour charger le condensateur 16. Dès que la tension VM a atteint une valeur de fonctionnement, le régulateur de tension 21 transmet un ordre de commande permettant de dévier le courant d'alimentation Ia. Quand la tension VM est inférieure à la valeur de fonctionnement, le régulateur de tension transmet un ordre de commande permettant de rétablir la circulation du courant d'alimentation la pour recharger le condensateur de stockage 16. 0] Le déclencheur électronique représenté à la figure 3, comporte les composants représentés à la figure 2 et décrits précédemment. Le déclencheur électronique de la figure 3 comporte, en outre, des moyens rehausseurs de tension destinés à fournir une tension rehaussée VB au régulateur de tension 17, lesdits moyens rehausseur étant connectés entre la cathode de la diode 15 et le condensateur de stockage 16. Dans le cas représenté à la Figure 3, les moyens rehausseurs comportent une résistance 19 et une diode limitatrice de tension 20 montée en inverse parallèlement à ladite résistance, de sorte que, lors de la charge du condensateur de stockage 16, la tension rehaussée VB atteint rapidement une valeur égale à la somme de la tension VM aux bornes du condensateur et de la tension de limitation VL de ladite diode 20. Dès le début de la charge du condensateur de stockage 16, au moins une partie du courant d'alimentation la circule à travers la résistance 19. Lorsque la tension aux bornes de la résistance 19 atteint la tension de limitation, la diode limitatrice de tension 20 maintient cette tension à une valeur égale à ladite tension de limitation VL. Ainsi, la tension rehaussée, au début de la charge du condensateur de stockage 16, atteint rapidement une valeur égale à la tension de limitation VL. 1] La diode limitatrice de tension peut avantageusement présenter une tension de limitation VL supérieure ou égale à la valeur nominale de la tension d'alimentation VA de l'ensemble électronique de traitement, ce qui permet à l'ensemble électronique de traitement de fonctionner dès le début de la charge du condensateur de stockage 16. Ainsi, lors de la mise sous tension du disjoncteur, l'ensemble électronique de traitement 6 est mis sous tension avec un moindre retard. 2] La tension VM aux bornes du condensateur de stockage, destinée à alimenter électriquement l'actionneur, est régulée à l'aide du régulateur de tension 21. Ce régulateur 2889631 8 permet de réduire la puissance dissipée par le courant d'alimentation la dans la résistance 19 et la diode 20. 3] Une diode 23 permet, lors de la mise en route du disjoncteur, de faire circuler le courant secondaire pour charger un condensateur 24 destiné à alimenter le régulateur de la tension 17. Le condensateur 24 combiné à une résistance 25 permet également le filtrage de la tension rehaussée VB à l'entrée du régulateur de tension 17. 4] Les évolutions des tensions VM, VB et VA en fonction du temps sont respectivement représentées par les courbes 31, 32 et 33 de la figure 3, pendant une phase transitoire de mise sous tension d'un disjoncteur. 5] Jusqu'à l'instant tl, une partie du courant d'alimentation la circule, via la diode 15, à travers la résistance 20 afin de charger le condensateur de stockage 16. Une autre partie du courant la circule à travers la diode 23 et la résistance 25 afin de charger le condensateur 24. La tension rehaussée VB atteint très rapidement une valeur égale à la tension de limitation VL de la diode 20, qui est en l'espèce sensiblement égale à la valeur nominale de la tension VA d'alimentation de l'ensemble électronique de traitement. Ainsi, à l'instant tl, la tension rehaussée VB a une valeur sensiblement égale à la valeur nominale de la tension VA. Le régulateur de tension 17 est donc suffisamment alimenté pour délivrer une tension égale à la valeur nominale de la tension VA. 6] Notons qu'à l'instant tl, la valeur de la tension VM aux bornes du condensateur de stockage 16 est significativement inférieure à la valeur nominale de la tension VA. Par rapport à un déclencheur de l'art antérieur, dans lequel le régulateur de tension 17 est directement alimenté par la tension VM aux bornes du condensateur de stockage, cette valeur de la tension VM ne serait pas encore suffisante pour permettre au régulateur de tension 17 de délivrer une tension d'alimentation nominale de l'ensemble électronique de traitement. 7] Entre les instants tl et t3, le courant d'alimentation la est utilisé pour charger le condensateur de stockage 16. La tension rehaussée VB est sensiblement égale à la somme de la tension VM aux bornes du condensateur de stockage 16 et de la tension de limitation VL de la diode 20. 2889631 9 [0038] Notons qu'à l'instant t2, la tension VM aux bornes du condensateur de stockage est égale à la valeur nominale de la tension VA. Par rapport à un déclencheur de l'art antérieur, dans lequel le régulateur de tension 17 est alimenté par la tension VM aux bornes du condensateur de stockage, ce n'est qu'à cet instant t2 que cette tension VM est suffisante pour permettre au régulateur de tension 17 de délivrer une tension égale à la valeur nominale de la tension VA. Ainsi, le déclencheur de l'invention permet, dans ce mode de réalisation, une mise sous tension avancée de l'ensemble électronique de traitement. Le gain de temps, par rapport à un déclencheur de l'art antérieur dans lequel le régulateur de tension 17 est alimenté par la tension VM aux bornes du condensateur de stockage, est de t2-t l. 9] A l'instant t3, la tension VM atteint une valeur de fonctionnement VMc et le régulateur de tension 21 transmet au transistor 22 un ordre de commande permettant de dévier le courant secondaire. La tension rehaussée VB atteint, quant à elle, une valeur maximum VB+ correspondant sensiblement à la somme de la valeur de fonctionnement VMc et de la tension de limitation VL. Entre les instants t3 et t4, les tensions VM et V13 diminuent du fait de la décharge du condensateur de stockage 16. A l'instant t4, la tension VM atteint une valeur inférieure à la valeur de fonctionnement VMc, et le régulateur de tension 21 transmet au transistor 22 un ordre de commande permettant de dévier le courant secondaire pour recharger le condensateur de stockage 16. A l'instant t5, la régulation de la tension VM répète le cycle compris entre les instants t3 et t5. 0] Le déclencheur électronique de la Figure 4 comporte un circuit intégré 51 rassemblant, entre autres, le régulateur de tension 17, l'ensemble électronique de traitement et le régulateur de tension 21. Le circuit intégré comporte une sortie du régulateur de tension 17 connectée à un condensateur 52 relié à une référence de masse électrique. 1] Dans le mode de réalisation présenté précédemment, les moyens rehausseur peuvent comporter une résistance (19) et/ou un limiteur de tension (20) en série avec le condensateur de stockage. Dans d'autres modes de réalisation, les moyens rehausseur peuvent comporter d'autres circuits électroniques permettant de rehausser la tension, tels que, par exemple, des circuits semi-conducteurs ou des circuits intégrés. 2889631 10 10042] Un avantage du déclencheur selon l'invention est d'assurer une mise sous tension de l'ensemble électronique de traitement le plus tôt possible lors de la mise sous tension du disjoncteur. REVENDICATIONS 1. Déclencheur électronique comprenant: au moins un capteur de courant (T1, T2, T3) pour fournir un courant secondaire représentatif d'un courant primaire dans un conducteur principal (1) dudit disjoncteur, un circuit de redressement (3) pour redresser le courant secondaire et fournir un courant d'alimentation (Ia), un ensemble électronique de traitement (6) pour commander un actionneur destiné à actionner un mécanisme d'ouverture (9) du conducteur principal (1), et un circuit d'alimentation électrique (4) doté d'un condensateur de stockage (16) destiné à alimenter électriquement l'actionneur et d'un régulateur de tension (17) destiné à fournir une tension d'alimentation (VA) de l'ensemble électronique de traitement, ledit condensateur de stockage étant chargé à l'aide du courant d'alimentation (Ia), caractérisé en ce que le circuit d'alimentation comporte des moyens rehausseurs de tension (19, 20) permettant de fournir une tension rehaussée (VB) à l'entrée du régulateur de tension (17) destiné à fournir la tension d'alimentation (VA) de l'ensemble électronique de traitement, ladite tension rehaussée (VB) étant supérieure à une tension (VM) aux bornes du condensateur de stockage (16). 2. Déclencheur électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens rehausseurs de tension comportent une résistance (19) connectée en série avec le condensateur de stockage (16) de sorte que, lors de la circulation du courant d'alimentation (Ia) pour charger ledit condensateur, la tension rehaussée (VB) a une valeur supérieure ou égale à la somme de la tension (VM) aux bornes dudit condensateur et de la tension aux bornes de ladite résistance. 3. Déclencheur électronique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens rehausseurs de tension comportent un limiteur de tension (20) connecté en série avec le condensateur de stockage (16) de sorte que, lors de la circulation du courant d'alimentation (Ia) pour charger ledit condensateur de stockage (16), la tension 2889631 12 rehaussée (VB) atteint rapidement une valeur supérieure ou égale à la somme de la tension (VM) aux bornes dudit condensateur et d'une tension de limitation dudit limiteur de tension. 4. Déclencheur électronique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le limiteur de tension est une diode limitatrice de tension (20) présentant une tension de limitation (VL), ladite diode étant connectée en inverse. 5. Déclencheur électronique selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les 10 moyens rehausseurs de tension comportent une résistance (19) et un limiteur de tension (20) connectés en parallèle. 6. Déclencheur électronique selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la tension de limitation (VL) est supérieure ou égale à une valeur nominale de la tension 15 d'alimentation (VA) de l'ensemble électronique de traitement. 7. Déclencheur électronique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tension (VM) aux bornes du condensateur de stockage est régulée par un régulateur de tension (21). 8. Déclencheur électronique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de filtrage (23, 24, 25) de la tension rehaussée (VB) connectés en amont du régulateur de tension (17) destiné à fournir la tension d'alimentation (VA) de l'ensemble électronique de traitement. 9. Disjoncteur comprenant: au moins un conducteur principal (1), un mécanisme d'ouverture (9) du conducteur principal, un actionneur (7) destiné à actionner le mécanisme d'ouverture (9), et un déclencheur avec un ensemble électronique de traitement (6) pour commander l'actionneur et un circuit d'alimentation électrique (4) destiné à alimenter 2889631 13 électriquement l'actionneur doté d'un régulateur de tension (17) destiné à fournir une tension d'alimentation (VA) de l'ensemble électronique de traitement, caractérisé en ce que le déclencheur est un déclencheur selon l'une des revendications 1 à 8 comportant des moyens rehausseurs de tension (19, 20) permettant de fournir une tension rehaussée (VB) à l'entrée du régulateur de tension (17) destiné à fournir la tension d'alimentation (VA) de l'ensemble électronique de traitement.