Maximilien Nicolai de Gorhez
DEMANDE DE BREVET DE PERFECTIONNEMENT POUR LE BREVET ORIGINALDONT LE TITRE EST "INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL A HAUTESENSIBILITE, HAUT POUVOIR DE COUPURE ET DISPOSITIFANTI-INCENDIE.
Numéro définitif 901.508 en date du 15 2 85.
Le présent brevet de perfectionnement a pour but de présenter une version tripolaire (ou tétrapolaire) du brevet d'invention original en étendant le fonctionnement du dispositif différentiel aux composantes de courants continus superposés aux courants alternatifs.
A -Interrupteur différentiel tripolaire ou tétrapolaire sans détection de courants de fuite en continu.
Puisque dans un interrupteur différentiel classique, les enroulements effectués sur un seul tore magnétique des trois phases (plus éventuellement le neutre) génèrent des flux qui s'équilibrent lorsqu'ils sont parcourus par des courants exempts de fuites, l'enroulement de détection n'étant le siège d'une force électro-motrice que lorsqu'il y a déséquilibre des flux, c'est à dire lorsqu'il y a courant de fuite, on peut en déduire que si les enroulements sont 2
effectués sur des tores magnétiques séparés, les forces électro-motrices générées par les flux dûs aux courants des trois phases prises séparément s'équilibrent de même dans le montage du schéma I, c'est à dire qu'à tout instant, la somme des tensions positives sera égale à la somme des tensions négatives, pour autant que ces tores magnétiques soient de perméabilité magnétique identique.
Or, dans un montage en étoile de plusieurs résistances idendiques, si cette dernière condition est réalisée, leur point commun reste au potentiel de masse.
Le point central de jonction des résistances Rr, Rs et Rt se maintient donc au potentiel de masse et en conséquence, aucun
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Dans la pratique, comme il est difficile de réaliser cette condition de même perméabilité magnétique, les résistances Rr, Rs et Rt seront réglables afin de compenser d'éventuelles différences.
Le raisonnement qui précède n'est en rien modifié si l'on adjoint aux trois phases les tensions générées par le courant du fil neutre; du reste, si celui-çi est nul, aucun courant ne traverse Rn qui reste au potentiel de masse.
De même, on pourrait réaliser un interrupteur différentiel bipolaire sur le même principe, les tensions induites étant simplement de polarité contraire et égales.
Cette façon de proçéder comporte l'avantage de ne pas impliquer nécessairement un montage flottant pour l'élément amplificateur, puisque le point commun des résistances se maintient lui-même au potentiel de masse tant qu'il n'y a pas de courant de fuite.
FONCTIONNEMENT
La base du transistor est polarisée de façon à pouvoir réagir à un signal tant positif que négatif; un déséquilibre dans les courants engendrera un déséquilibre dans les tensions aux 3
bornes des résistances, le point zéro ne se maintiendra pas au potentiel de masse, et il y aura présence de signal à la
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Ce signal est traîté et injecté dans le compteur d'impulsions comme dans le brevet de base.
Une fuite dans un éventuel courant continu superposé au courant alternatif ne sera poas décelable dans un tel montage.
B -Interrupteur différentiel tripolaire ( ou tétrapolaire ) avec détection de courants de fuite en continu.
Ici, le principe est le même que dans le brevet de base, à savoir, faire varier simultanément les deux éléments d'un étage amplificateur d'un montage flottant, qui s'ils varient dans la même mesure et en phase, ne génère aucun signal à sa sortie.
A l'un des éléments d'un étage amplificateur est raccordé une bobine de détection enroulée sur un tore qui, comme dans le cas d'interrupteurs différentiels classiques, possède un enroulement des trois phases des conducteurs plus éventuellement un enroulement du conducteur neutre. (schéma II).
Puisqu'en l'absence de courant de fuite, les flux s'équilibrent, la seule force électro-motrice induite en FI sera celle générée par un enroulement supplémentaire branché sur le 50 Hz. du réseau. (la phase choisie est sans importance)
En parallèle sur cet enroulement générant le 50 Hz, un autre enroulement sur un second tore magnétique générera également un flux de 50 Hz qui sera induit dans la bobine de détection F2 et qui sera appliqué sur l'autre élément de l'étage amplificateur.
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Si les deux tores ont rigoureusement la même perméabilité et que sur ceux-çi sont bobinés un même nombre de spires, on retombe dans le cas du brevet de base, les deux éléments de l'étage amplificateur varient en phase et simultanément, il
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S'il n'y a pas de courant de fuite en alternatif, les flux magnétiques sont équilibrés et aucune force électro-motrice n'est générée par les bobines R, S et T. (plus éventuellement le neutre)
Etant donné la sensibilité que l'on peut obtenir avec un montage à transistor, on pourrait peut-être simplement traverser le tore avec les trois phases plus neutre constituées chacunes par un conducteur unique, tore sur lequel serait bobiné les spires de détection et de 50 Hz.
FONCTIONNEMENT
Supposons tout d'abord qu'il y ait courant de fuite en alternatif, le flux résiduel alternatif vient perturber la
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(Figure I et II).
Celui-ci est traîté de la même manière que dans le brevet de base.
En ce qui concerne les courants continus, comme le tore est cette fois à saturation rapide, dès la présence d'un courant continu non équilibré, le noyau sature et la forme d'onde du
50 Hz issu du tore Tl est détériorée, tandis que le tore T2 fournit lui un 50 Hz exempt de déformations. (voir figure I et III)
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Un intérêt de ce montage réside dans le fait que l'on peut facilement régler la valeur critique du courant de fuite en continu (sensibilité de déclenchement) en réglant la résistance Rgl: plus la valeur de la sinusoide se rapprochera 5
de la limite admissible avant saturation, moins élevé sera le flux résiduel en continu nécessaire pour entraîner une déformation de la sinusoide.
Le tore T2 sera choisi être d'une saturation un peu moins rapide pour permettre une certaine fourchette de réglage.
Détection courants continus exclusive
On pourrait alimenter les deux tores par un courant haute fréquence (1.500 Hz par exemple), en insérant dans le circuit de FI un filtre passe-haut concrétisé ici par CI Ll C2. Ainsi les forces électro-motrices générées par d'éventuelles différences de flux seraient dérivées à la masse.
<EMI ID=6.1>
détérioration du signal 1.500 Hz en FI, impliquant soit un courant continu non équilibré, soit un courant alternatif non équilibré d'importance suffisante que pour faire entrer le tore magnétique Tl en zone de saturation.
Encore que dans ce dernier cas, il serait possible de faire la différence entre une détérioration constante sur toute la période d'échantillonage (unité de temps) due à un courant continu et une détérioration périodique due à un déséquilibre des flux en alternatif, en déterminant judicieusement le nombre critique du compteur.
Ce montage devrait être utilisé en cas de dificultés à équilibrer parfaitement les trois phases sur un noyau, étant donné la grande sensibilité d'un montage à transistor. Ou au cas où les sensibilités souhaitées du système en courant continu et alternatif seraient impossible à réunir dans un montage intégré.
Dans ce cas, il faudrait faire suivre (ou précéder) le présent montage par un montage de détection exclusive en courant alternatif tel que décrit au point A.
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Les sorties de deux compteurs différents peuvent du reste être réunies dans le montage du brevet de base via une porte "ou" (or gate)
Le pont diviseur RI R2 est nécessaire pour compenser les différences éventuelles de perméabilité entre Tl et T2. Au lieu de ce pont diviseur dans le circuit de F2, on pourrait aussi insérer une résistance réglable directement dans le circuit de P2.
Il est bien évident que le filtre Cl Ll C2 n'est pas requis
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Il est à noter que quel que soit le montage considéré, qu'il soit à fréquence de base du réseau 50 Hz ou à une fréquence choisie plus élevée, le système répond aux divers types de fuites de courants continus pouvant se rencontrer: courants continus superposés en permanence à un courant alternatif, courant continu s'établissant rapidement ou au contraire lentement et progressivement.
Dispositif anti-incendie.
La détection se fait ici aussi sur l'importance des courants instantannés de court-circuit, dont on extrait les
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par exemple.
Puisque dans le montage avec détection de fuites en courant continu, les trois phases sont bobinées sur un même tore et que les flux de ces impulsions s'annulent, il faut avoir recours à trois tores supplémentaires (ou perles magnétiques, peut-être simplement traversées par chacun des conducteurs), et sur lesquels sont bobinés les enroulements détecteurs.
(Schéma III).
Ceux-ci sont reliés au montage flottant d'une part, (point chaud de Flou de F2) et à une porte "ou" à trois entrées d'autre part, dont la sortie est dirigée vers l'entrée d'un
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Comme les impulsions de court-circuit entre les deux fils d'une phase donnent toujours des tensions induites de sens opposé à la sortie des détecteurs, il y a toujours des impulsions négatives pouvant passer la porte "ou".
La similitude de perméabilité magnétique n'est pas réellement critique.
Les filtres LC seront calculés de façon à ne laisser subsister aucune trace de 50 Hz; le montage étant flottant,
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