Brevet FR3132184A1 — publié le 20230728

Appareil électrique de protection différentielle pour la détection de courants de défaut dans une installation électrique, comportant un module de coupure (5) comportant un relais de coupure (6), un premier module (7) de détection d’un premier type de courant de défaut, un deuxième module (8) de détection d’au moins un deuxième type de courant de défaut, avec ledit premier module qui comporte un sous-module accumulateur (11) d’énergie électrique disposé en amont dudit module de coupure, et ledit deuxième module qui est connecté électriquement en sortie, à une entrée auxiliaire (112) dudit sous-module accumulateur d’énergie dudit premier module ; grâce à quoi ledit sous-module accumulateur d’énergie électrique est configuré pour accumuler de l’énergie électrique provenant aussi bien dudit premier module que dudit deuxième module en vue de faire déclencher ledit relais de coupure en cas de courant de défaut détecté par ledit premier module et/ou par ledit deuxième module. (Figure 1) Appareil électrique de protection d’une installation électrique en courants alternatif et/ou continu Domaine technique de l’invention L’invention a trait au domaine de la sécurité électrique. En particulier, l’invention concerne les appareils électriques de protection des installations électriques en courant alternatif et/ou en courant continu. Par exemple, il peut s’agir d’un appareil de protection différentielle configuré pour couper une alimentation électrique vers une installation électrique en entrée de laquelle est monté cet appareil, en cas de défaut électrique détecté par cet appareil. Etat de la technique Pour protéger une installation électrique en courants alternatif et/ou continu, il existe des appareils électriques de protection, souvent appelés par exemple disjoncteurs différentiels ou interrupteurs différentiels. Généralement, ces appareils sont configurés pour détecter soit des courants de défaut dans une alimentation en courant alternatif, soit des courants de défaut dans une alimentation en courant continu. Il existe aussi des appareils configurés pour détecter des courants de défaut générés aussi bien dans une alimentation en courant alternatif que dans une alimentation en courant continu. Par exemple, un tel appareil est connu du brevet européen 3 300 542. En particulier, il s’agit d’un appareil comportant deux modules de détection indépendants entre eux, l’un étant apte à détecter des courants de défaut dans une alimentation en courant alternatif et l’autre étant apte à détecter des courants de défaut dans une alimentation en courant continu, et un relais de coupure connecté électriquement et indépendamment à chacun des deux modules de détection et configuré pour être déclenché par l’un ou l’autre et des modules de détection. L’invention vise à fournir un appareil électrique de protection d’un genre similaire, qui soit particulièrement simple, commode et économique. L’invention propose à cet effet un appareil électrique de protection différentielle pour la détection de courants de défaut dans une installation électrique alimentée par au moins deux conducteurs de phase d’un réseau ou par au moins un conducteur de phase et un conducteur de neutre d’un réseau, ledit appareil comportant : - un module de coupure comportant un relais de coupure configuré pour être déclenché en cas de courant de défaut détecté par ledit appareil ; - un premier module de détection d’un premier type de courant de défaut, connecté électriquement audit module de coupure ; - un deuxième module de détection d’au moins un deuxième type de courant de défaut, dépendant d’une alimentation dudit deuxième module de détection et connecté électriquement audit module de coupure ; avec ledit premier module de détection d’un premier type de courant de défaut qui comporte un sous-module accumulateur d’énergie électrique disposé en amont dudit module de coupure, caractérisé en ce que ledit deuxième module de détection d’au moins un deuxième type de courant de défaut est connecté électriquement en sortie, à une entrée auxiliaire dudit sous-module accumulateur d’énergie dudit premier module de détection d’un premier type de courant de défaut ; grâce à quoi ledit sous-module accumulateur d’énergie électrique est configuré pour accumuler de l’énergie électrique provenant aussi bien dudit premier module de détection d’un premier type de courant de défaut que dudit deuxième module de détection d’au moins un deuxième type de courant de défaut en vue de faire déclencher ledit relais de coupure dudit module de coupure en cas de courant de défaut détecté par ledit premier module de détection et/ou par ledit deuxième module de détection. Dans l’appareil selon l’invention, le deuxième module de détection est raccordé électriquement au premier module de détection au niveau du sous-module accumulateur d’énergie électrique de ce premier module. En d’autres termes, le premier module et le deuxième module ne sont pas indépendants l’un de l’autre. En particulier, dans l’appareil selon l’invention, le sous-module accumulateur d’énergie électrique du premier module de détection est configuré pour accumuler de l’énergie électrique aussi bien lorsqu’un courant de défaut d’un premier type est détecté par le premier module que lorsqu’un courant de défaut d’un deuxième type est détecté par le deuxième module. Autrement dit, le sous-module accumulateur d’énergie électrique est commun au premier module de détection et au deuxième module de détection. Dans l’appareil selon l’invention, le module de coupure est connecté électriquement à l’unique sous-module accumulateur d’énergie électrique et son relais de coupure peut ainsi être déclenché du fait de l’énergie accumulée provenant soit du premier module de détection, soit du deuxième module de détection, soit des deux cumulés. Dans l’appareil selon l’invention, le deuxième module de détection d’au moins un deuxième type de courant de défaut est dépendant d’une alimentation en ce sens qu’il nécessite, pour être opérationnel, d’être alimenté électriquement par une source dite externe, elle-même connectée électriquement par exemple par un conducteur de phase. Au contraire, le premier module de détection ne nécessite pas une telle alimentation dite externe car il est opérationnel en s’alimentant directement avec une énergie électrique générée du fait du courant de défaut du premier type. Des caractéristiques préférées particulièrement simples, commodes et économiques du dispositif selon l’invention sont présentées ci-dessous. Le premier type de courant de défaut peut être un courant alternatif présentant une fréquence comprise entre environ 50 Hertz et au moins 1000 Hertz et le deuxième type de courant de défaut peut être un courant continu ou un courant alternatif présentant une fréquence inférieure à environ 200 Hertz. En d’autres termes, le premier module de détection d’un premier type de courant de défaut peut être assimilé à une protection différentielle au moins du type normalisé dit A, AC ou équivalent, tandis que le deuxième module de détection d’un deuxième type de courant de défaut peut être assimilé à une protection différentielle au moins du type normalisé B ou équivalent. On notera que le premier module de détection d’un premier type de courant de défaut peut en outre être assimilé à une protection différentielle au moins du type normalisé dit F en plus du type normalisé dit A, AC ou équivalent ; tandis que le deuxième module de détection d’un deuxième type de courant de défaut peut en outre être assimilé à une protection différentielle au moins du type normalisé dit A, AC et/ou F en plus du type normalisé dit B. Lorsque le courant de défaut est un courant alternatif présentant une fréquence comprise à la fois dans la plage de fréquences du premier type de courant de défaut et du deuxième type de courant de défaut, le défaut est détecté par chacun des modules de détection, et le sous-module accumulateur d’énergie reçoit de l’énergie provenant de chacun de ces modules. Le cas échéant, l’appareil est capable de déclencher rapidement le relais de coupure du module de coupure. Le deuxième module de détection peut comporter un sous-module d’excitation comprenant par exemple un tore, un sous-module oscillateur, un sous-module intégrateur et un sous-module comparateur, ledit sous-module d’excitation étant traversé par au moins certains desdits conducteurs dudit réseau, ledit sous-module d’excitation étant connecté électriquement, en sortie, audit sous-module oscillateur, ledit sous-module oscillateur étant connecté électriquement, en sortie, audit sous-module intégrateur, ledit sous-module intégrateur étant connecté électriquement, en sortie, audit sous-module comparateur, ledit deuxième module de détection étant configuré pour générer, en sortie dudit sous-module comparateur, un signal électrique de sortie représentatif d’un courant de défaut du deuxième type, lequel signal électrique est acheminé jusqu’à ladite entrée auxiliaire dudit sous-module accumulateur d’énergie électrique dudit premier module de détection. Le sous-module oscillateur peut être configuré pour fournir un signal électrique d’entrée dit d’excitation audit sous-module d’excitation, ledit signal électrique d’entrée étant du type carré. En cas de présence d’un courant de défaut du deuxième type, le signal électrique d’entrée, ou signal d’excitation du type carré, présente un rapport cyclique qui est modulé par un courant différentiel correspondant au courant de défaut. Le sous-module oscillateur peut comporter un montage multivibrateur astable et un montage suiveur, ledit montage suiveur comportant une entrée connectée électriquement à l’alimentation dudit deuxième module de détection et une sortie connectée électriquement à une entrée dudit montage multivibrateur astable, lequel montage multivibrateur astable comporte une autre entrée et une sortie connectées électriquement audit sous-module d’excitation. Le sous-module oscillateur peut comporter un montage multivibrateur astable comportant un amplificateur opérationnel et un montage push-pull, ledit montage push-pull comportant une entrée connectée électriquement à une sortie dudit amplificateur opérationnel et une sortie connectée électriquement audit sous-module d’excitation. Le sous-module intégrateur peut comporter une entrée connectée électriquement à une sortie dudit sous-module oscillateur et une sortie connectée électriquement à une entrée dudit sous-module comparateur, ledit sous-module intégrateur formant un filtre passe-bas ayant une fréquence de coupure dont la valeur est inférieure ou égale à 1/10 ème de la valeur de fréquence d’un signal d’excitation dudit sous-module d’excitation. Le sous-module comparateur peut comporter une entrée connectée électriquement à une sortie du sous-module intégrateur et une sortie connectée électriquement à une entrée du sous-module à ladite entrée auxiliaire dudit sous-module accumulateur du premier module de détection, ledit sous-module comparateur comportant un montage comparateur à fenêtre, un montage du type « OU » et un montage temporisateur, ledit montage temporisateur comportant une entrée connectée électriquement à l’alimentation dudit deuxième module et une sortie connectée électriquement à une entrée dudit montage comparateur à fenêtre, lequel montage comparateur à fenêtre comportant une autre entrée connectée électriquement à une sortie dudit sous-module intégrateur et une sortie connectée électriquement à une entrée dudit montage du type « OU », lequel montage du type « OU » étant configuré pour générer, en sortie, ledit signal électrique de sortie représentatif d’un courant de défaut du deuxième type. Le deuxième module de détection peut comporter un sous-module détecteur de défaillance comportant une entrée connectée électriquement à l’alimentation dudit deuxième module, une autre entrée connectée électriquement à une sortie dudit sous-module comparateur et une sortie connectée électriquement à ladite entrée auxiliaire du sous-module accumulateur dudit premier module de détection, ledit sous-module détecteur de défaillance étant configuré pour que, lorsqu’une tension d’alimentation dudit deuxième module est supérieure ou égale à une tension seuil prédéterminée, ladite sortie dudit sous-module comparateur est connectée électriquement à ladite entrée auxiliaire du sous-module accumulateur dudit premier module de détection et, lorsque ladite tension d’alimentation est inférieure à une tension seuil prédéterminée, ladite sortie dudit sous-module comparateur est connectée électriquement à un pôle de référence de l’alimentation dudit deuxième module. Le premier module de détection peut comporter un sous-module transformateur, par exemple un tore, un sous-module de filtrage et un sous-module de déclenchement, ledit sous-module transformateur étant traversé par au moins certains desdits conducteurs dudit réseau et étant connecté, en sortie, audit sous-module de filtrage, ledit sous-module de filtrage étant connecté, en sortie, audit sous-module accumulateur, ledit sous-module accumulateur étant connecté, en sortie, audit sous-module de déclenchement, lequel sous-module de déclenchement est connectée électriquement, en sortie, audit module de coupure. Brève description des figures On va maintenant poursuivre l’exposé de l’invention par la description d’un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés : - la représente schématiquement et partiellement un appareil électrique de protection différentielle selon l’invention ; - la est une représentation schématique et détaillée d’un premier module de détection d’un premier type de courant de défaut que comporte l’appareil électrique selon l’invention ; et - la est une représentation schématique et détaillée d’un deuxième module de détection d’un deuxième type de courant de défaut que comporte l’appareil électrique selon l’invention. Appareil électrique de protection différentielle pour la détection de courants de défaut dans une installation électrique alimentée par au moins deux conducteurs de phase (2) d’un réseau ou par au moins un conducteur de phase (2) et un conducteur de neutre (3) d’un réseau, ledit appareil comportant : - un module de coupure (5) comportant un relais de coupure (6) configuré pour être déclenché en cas de courant de défaut détecté par ledit appareil ; - un premier module (7) de détection d’un premier type de courant de défaut, connecté électriquement audit module de coupure (5) ; - un deuxième module (8) de détection d’au moins un deuxième type de courant de défaut, dépendant d’une alimentation (18) dudit deuxième module (8) et connecté électriquement audit module de coupure (5) ; avec ledit premier module (7) de détection d’un premier type de courant de défaut qui comporte un sous-module accumulateur (11) d’énergie électrique disposé en amont dudit module de coupure (5), caractérisé en ce que ledit deuxième module (8) de détection d’au moins un deuxième type de courant de défaut est connecté électriquement en sortie, à une entrée auxiliaire (112) dudit sous-module accumulateur (11) d’énergie dudit premier module (7) de détection d’un premier type de courant de défaut ; grâce à quoi ledit sous-module accumulateur (11) d’énergie électrique est configuré pour accumuler de l’énergie électrique provenant aussi bien dudit premier module (7) de détection d’un premier type de courant de défaut que dudit deuxième module (8) de détection d’au moins un deuxième type de courant de défaut en vue de faire déclencher ledit relais de coupure (6) dudit module de coupure (5) en cas de courant de défaut détecté par ledit premier module (7) de détection et/ou par ledit deuxième module (8) de détection. Appareil électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier type de courant de défaut est un courant alternatif présentant une fréquence comprise entre environ 50 Hertz et au moins 1000 Hertz et le deuxième type de courant de défaut est un courant continu ou un courant alternatif présentant une fréquence inférieure à environ 200 Hertz. Appareil selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit deuxième module (8) de détection d’au moins un deuxième type de courant de défaut comporte un sous-module d’excitation (13), par exemple un tore, un sous-module oscillateur (14), un sous-module intégrateur (15) et un sous-module comparateur (16), ledit sous-module d’excitation (13) étant traversé par au moins certains desdits conducteurs (2, 3) dudit réseau, ledit sous-module oscillateur (14) comportant une entrée connectée électriquement à une sortie dudit sous-module d’excitation (13), ledit sous-module intégrateur (15) comportant une entrée connectée électriquement à une sortie dudit sous-module oscillateur (14), ledit sous-module comparateur (16) comportant une entrée connectée électriquement à une sortie dudit sous-module intégrateur (15), ledit deuxième module (8) de détection étant configuré pour générer, à une sortie dudit sous-module comparateur (16), un signal électrique de sortie représentatif d’un courant de défaut du deuxième type, lequel signal électrique est acheminé jusqu’à ladite entrée auxiliaire (112) dudit sous-module accumulateur (11) d’énergie électrique dudit premier module (7) de détection. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit sous-module oscillateur (14) est configuré pour fournir un signal électrique d’entrée dit d’excitation audit sous-module d’excitation (13), ledit signal électrique d’entrée étant du type carré. Appareil selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit sous-module oscillateur (14) comporte un montage multivibrateur astable (56) et un montage suiveur (55), ledit montage suiveur (55) comportant une entrée connectée électriquement à l’alimentation (18) dudit deuxième module (8) de détection et une sortie connectée électriquement à une entrée dudit montage multivibrateur astable (56), lequel montage multivibrateur astable (56) comporte une autre entrée et une sortie connectées électriquement audit sous-module d’excitation (13). Appareil selon l’une quelconques des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit sous-module oscillateur (14) comporte un montage multivibrateur astable (56) comportant un amplificateur opérationnel (82) et un montage push-pull (59), ledit montage push-pull (59) comportant une entrée connectée électriquement à une sortie dudit amplificateur opérationnel (82) et une sortie connectée électriquement audit sous-module d’excitation (13). Appareil selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ledit sous-module intégrateur (15) comporte une entrée connectée électriquement à une sortie dudit sous-module oscillateur (14) et une sortie connecté électriquement à une entrée dudit sous-module comparateur (16), ledit sous-module intégrateur (15) formant un filtre passe-bas ayant une fréquence de coupure dont la valeur est inférieure ou égale à 10 fois la valeur de fréquence d’un signal d’excitation dudit sous-module d’excitation (13). Appareil selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que ledit sous-module comparateur (16) comporte une entrée connectée électriquement à une sortie du sous-module intégrateur (15) et une sortie connectée électriquement à une entrée du sous-module à ladite entrée auxiliaire (112) dudit sous-module accumulateur (11) du premier module (7) de détection, ledit sous-module comparateur (16) comportant un montage comparateur à fenêtre (70), un montage du type « OU » (71) et un montage temporisateur (69), ledit montage temporisateur (69) comportant une entrée connectée électriquement à l’alimentation (18) dudit deuxième module (8) et une sortie connectée électriquement à une entrée dudit montage comparateur à fenêtre (70), lequel montage comparateur à fenêtre (70) comportant une autre entrée connectée électriquement à une sortie dudit sous-module intégrateur (15) et une sortie connectée électriquement à une entrée dudit montage du type « OU » (71), lequel montage du type « OU » (71) étant configuré pour générer, en sortie, ledit signal électrique de sortie représentatif d’un courant de défaut du deuxième type. Appareil selon l’une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le deuxième module (8) de détection comporte un sous-module détecteur de défaillance (17) comportant une entrée connectée électriquement à l’alimentation (18) dudit deuxième module, une autre entrée connectée électriquement à une sortie dudit sous-module comparateur (16) et une sortie connectée électriquement à ladite entrée auxiliaire (112) du sous-module accumulateur (11) dudit premier module (7) de détection, ledit sous-module détecteur de défaillance (17) étant configuré pour que, lorsqu’une tension d’alimentation (18) dudit deuxième module (8) est supérieure ou égale à une tension seuil prédéterminée, ladite sortie dudit sous-module comparateur (16) est connectée électriquement à ladite entrée auxiliaire (112) du sous-module accumulateur (11) dudit premier module (7) de détection et, lorsque ladite tension d’alimentation (18) est inférieure à une tension seuil prédéterminée, ladite sortie dudit sous-module comparateur (16) est connectée électriquement à un pôle de référence de l’alimentation (18) dudit deuxième module. Appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit premier module (7) de détection comporte un sous-module transformateur (9), par exemple un tore, un sous-module de filtrage (10) et un sous-module de déclenchement (12), ledit sous-module transformateur (9) étant traversé par au moins certains desdits conducteurs (2, 3) dudit réseau et étant connecté, en sortie, audit sous-module de filtrage (10), ledit sous-module de filtrage (10) étant connecté, en sortie, audit sous-module accumulateur (11), ledit sous-module accumulateur (11) étant connecté, en sortie, audit sous-module de déclenchement (12), lequel sous-module de déclenchement (12) est connectée électriquement, en sortie, audit module de coupure (5).