Détecteur de tension
La présente invention a pour objet un détecteur de tension destiné à vérifier si un organe d'une installation électrique à courant alternatif est sous tension; ce détecteur de tension comprend, montés en série, un organe de contact dont un élément est destiné à être mis en contact avec ledit organe de l'installation à vérifier, un tube à décharge, au moins un éclateur, et un organe susceptible d'être porté à un potentiel de référence. Ce dernier organe peut être constitué, par exemple, par une armature isolée susceptible de constituer un condensateur avec le sol ou avec un corps relié à la terre, tel que la main de l'opérateur qui tient le détecteur, une partie de la structure supportant l'installation, etc.
L'organe susceptible d'être au potentiel de référence peut aussi être un second organe de contact relié de façon mobile au premier et pouvant être mis en contact avec un autre organe de l'installation électrique, par exemple un conducteur neutre ou de polarité opposée à celle de l'organe de l'installation mentionné en premier lieu. L'éclateur disposé dans le circuit en série avec le tube à décharge a pour but et effet d'intensifier la luminescence du tube à décharge provoquée par le courant alternatif qui passe par le détecteur, en donnant naissance à des oscillations à haute fréquence dans l'éclateur. Par contre, I'éclateur a pour effet d'élever la tension à laquelle s'amorce la luminescence du tube à décharge et de ce fait tend à diminuer la sensibilité du détecteur.
L'invention a pour but de permettre d'obtenir l'augmentation de la luminosité du tube à décharge sans pour cela avoir à diminuer la sensibilité du détecteur.
Dans ce but, le détecteur de tension selon l'invention est caractérisé en ce que l'une des électrodes de l'éclateur est mobile par rapport à l'autre. On peut alors, avec le même détecteur, diminuer la distance entre les électrodes de l'éclateur afin d'assurer, aux dépens de la luminosité, l'amor çage du tube de décharge lorsque le potentiel de l'organe à vérifier est relativement faible, et rendre la distance entre ces électrodes suffisamment grande pour obtenir toute l'augmentation de la luminosité du tube à décharge que peut fournir l'éclateur lorsque ledit potentiel est plus élevé.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, diverses formes d'exécution du détecteur selon l'invention.
Dans ce dessin:
La fig. 1 représente, schématiquement et en partie en coupe longitudinale, la tête d'un détecteur de tension.
La fig. 2 est un schéma électrique relatif à un détecteur de tension unipolaire.
La fig. 3 est un schéma analogue relatif à un détecteur de tension bipolaire.
La fig. 4 est le schéma d'un montage différent, également relatif à un détecteur de tension bipolaire, pouvant également servir à la mesure approximative de la tension entre deux conducteurs ou entre un conducteur et la terre.
La fig. 5 représente, avec plus de détails, une partie du détecteur selon la fig. 4, et
la fig. 6 est le schéma d'un montage unipolaire, spécialement destiné à la mesure approximative de la tension entre un conducteur et la terre.
Le détecteur dont la fig. 1 représente une partie comprend une perche 1 portant une tête 2 en matière isolante. Dans un alésage cylindrique 3 de la tête 2 un organe de contact 4 en métal est monté de manière à pouvoir coulisser axialement. Un ressort à boudin 5 s'appuyant d'une part sur un épaulement de la paroi de l'alésage 3, d'autre part sur un épaulement de l'organe de contact 4 tend à pousser celui-ci vers l'extérieur. Dans ce sens, la course de l'organe 4 est limitée par une bague 6 montée sur lui, alors que dans le sens opposé, c'est un collet extérieur 7 de cet organe qui limite sa course; la bague 6 et le collet 7 coopèrent à cet effet avec des faces planes de la tête 2. L'extrémité extérieure de l'organe de contact 4 a la forme d'une fourche 8 qui facilite son engagement sur un conducteur dont on veut vérifier l'état de tension.
L'extrémité intérieure arrondie 9 de l'organe de contact 4 constitue l'une des électrodes d'un éclateur dont l'électrode opposée 10 est fixée dans la tête 2.
Il est évident que la bague 6 et le collet 7 déterminent deux positions de l'organe 4 pour lesquelles la distance entre les électrodes 9 et 10 prend deux valeurs différentes, le ressort 5 tendant à maintenir l'organe 4 dans la position déterminée par la bague 6 dans laquelle la fourche 8 est avancée le plus loin. Dans cette position, la distance entre les électrodes 9 et 10 est, par exemple, de 3 mm. En poussant en avant la tête 2 au moyen de la perche 1 pendant que la fourche est engagée sur un conducteur dont l'état de tension doit être vérifié, on peut faire s'enfoncer l'organe 4 en comprimant le ressort 5 jusqu'à ce que la tête 2 et le collet 7 se rencontrent et que la distance entre les électrodes 9 et 10 soit d'un demi-millimètre ou moins.
L'électrode fixe 10 de l'éclateur est reliée par un conducteur 11 noyé dans la tête 2, à l'une des électrodes d'un tube à décharge 12 monté dans un creux ouvert vers l'arrière de la tête 2. De l'électrode opposée du tube 12 part un conducteur 13, également noyé dans la tête 2 et qui (voir fig. 2) aboutit à une armature métallique 14 disposée dans le manche de la perche 1. Cette armature est destinée à constituer un condensateur avec le sol, les éléments de structure avoisinants reliés au sol, la main de l'opérateur qui tient le détecteur, etc. lorsque la fourche 8 est en prise avec un conducteur sous tension alternative, un courant s'établissant alors, lorsque l'organe 4 est enfoncé, par celui-ci, les électrodes 9 et 10, le conducteur 11, le tube à décharge 12 et le conducteur 13.
Sous l'action de ce courant, le tube 12 s'allume, ce qui indique à l'opérateur que le conducteur avec lequel la fourche 8 est en contact se trouve sous tension. La distance entre les électrodes 9 et 10 de l'éclateur étant très petite, celui-ci n'augmente qu'à peine la tension d'amorçage du circuit, en sorte qu'il est possible de détecter des tensions même assez faibles. Cependant, l'éclateur n'intervenant pas pour intensifier la luminescence du tube 12, l'opérateur peut avoir quelque peine à percevoir cette luminescence dans des conditions d'éclairage désavantageuses. Il suffit alors qu'il relâche quelque peu la poussée sur la perche 1 pour que le ressort 5 puisse ramener en avant l'organe 4 de contact par rapport à la tête 2, augmentant ainsi la distance entre les électrodes 9 et 10.
Par un phénomène connu, déjà mentionné plus haut, la luminescence du tube 12 s'intensifie alors considérablement.
Une variante de la disposition décrite est concevable dans laquelle l'électrode fixe 10 de l'éclateur serait montée face vers l'arrière à côté de l'alésage dans lequel coulisse l'organe de contact 4, alors que l'électrode mobile 9 faisant partie de cet organe serait recourbée vers l'avant face à l'électrode fixe 10, le tout de façon que la distance entre ces deux éléctrodes soit plus petite lorsque l'organe 4 est avancé que lorsqu'il est enfoncé. La manutention mais non le fonctionnement de cette variante différerait quelque peu de la forme d'exécution décrite en regard des fig. 1 et 2.
Le détecteur de tension pourrait aussi être un détecteur bipolaire.
Au lieu de l'armature 14 destinée à former capacité par rapport au sol, il pourrait alors être prévu un second instrument comprenant un organe de contact destiné à être mis en contact avec un autre conducteur de l'installation à vérifier ou avec une pièce conductrice reliée à la terre, et rattaché au conducteur 13, au tube 12 et à l'électrode 10 au moyen d'un câble isolé. Dans ce cas, au moins une résistance doit être prévue entre les deux organes de contact, pour limiter l'intensité du courant passant par le détecteur, alors bipolaire. De préférence, on disposera deux résistances, l'une avant et l'autre après le tube à décharge.
Le second instrument peut être agencé comme représenté schématiquement dans la moitié de gauche de la fig. 3, dans laquelle 15 désigne le second organe de contact, qui de préférence comporte un élément de contact 16 en forme de fourche combinée avec un crochet; 17 est une résistance disposée dans une perche tubulaire isolante 18 à laquelle est fixé l'organe 15, et 19 est le câble reliant ce second instrument au conducteur 13.
Le détecteur de tension selon la fig. 3 diffère de celui selon les fig. 1 et 2 surtout du fait que l'éclateur, lequel comprend de nouveau une électrode mobile 9 et une électrode fixe 10, est disposé entre la lampe à décharge 12 et le conducteur de sortie 13.
La distance entre les électrodes 9 et 10 n'est pas commandée par l'organe de contact 4 qui ici est fixé à la tête, mais à la main au moyen d'un organe tournant indiqué schématiquement en 20 et qui coopère avec un cadran permettant de repérer sa position. Une résistance 21 est disposée entre l'organe de contact 4 et le tube à décharge 12, et une autre 22 en parallèle avec ce tube.
Le montage selon la fig. 4 diffère de celui selon la fig. 3 en ce que la résistance 22 en dérivation du tube de décharge 12 est omise et qu'entre la résistance 21 et l'électrode d'entrée du tube est disposé un second éclateur à distance variable comprenant une électrode mobile 23, une électrode fixe 24 et un organe de réglage symbolisé par une flèche 25; celui-ci est accouplé à l'organe de réglage 20 du premier éclateur par une liaison indiquée schématiquement en 26.
La tête du détecteur de tension selon la fig. 4, qui est représentée avec plus de détails à la fig. 5, comprend la résistance 21 constituée par une barrette de matière conductrice 31 à résistance élevée munie de chapeaux d'extrémité 32. Cette résistance est disposée entre l'extrémité arrière de l'organe de contact 4 qui ici est emmanché dans la tête 2, et un élément conducteur 33 qui remplace l'électrode fixe 10 de la forme d'exécution selon la fig. 1.
A l'encontre de cette électrode 10, l'élément conducteur 33 n'est pas relié directement à l'une des électrodes du tube à décharge 12, mais bien à l'électrode fixe 23 du premier éclateur 23/24 qui précède le tube à décharge 12. L'électrode mobile 24 de cet éclateur est montée sur un écrou isolant 34 qui à sa circonférence extérieure présente des cannelures 35 en prise avec des rainures correspondantes 36 dans la paroi intérieure de la tête 2.
L'écrou 34 portant les électrodes 9 est de ce fait susceptible d'être déplacé axialement pour faire varier la distance entre les électrodes 23 et 24 de ce premier éclateur. Le déplacement de l'écrou 34 est produit au moyen d'une pièce 37 dont une partie filetée est vissée dans l'écrou 34 ; cette pièce est montée de manière à pouvoir tourner sur la partie avant de la perche 1 mais une goupille 38 dont l'extrémité est engagée dans une rainure circonférentielle 39 de la perche 1 l'empêche de se déplacer axialement. L'écrou porte une graduation circonférentielle 40 en kilovolts, laquelle coopère avec une marque 41 de la tête 2.
Un ressort de contact 42 qui prend appui sur la face postérieure de l'électrode mobile 24 agit d'autre part sur un élément de contact 43 susceptible de coulisser axialement dans l'écrou 34, pour maintenir cet élément en contact avec une borne 44 montée fixe dans le corps 2, en sorte qu'une liaison électrique est maintenue en permanence entre l'électrode mobile 24 et cette borne 44. De la borne 44, un conducteur 45 va à l'une des électrodes du tube à décharge 12. L'électrode opposée de celui-ci est reliée par un conducteur 46 à une autre borne fixe 47, qui est en liaison électrique permanente avec l'électrode mobile 9 du second éclateur 9/10, par l'intermédiaire d'un second élément de contact 43 coulissant dans l'écrou 34, et d'un second ressort de contact 42.
L'électrode fixe 10 de ce second éclateur est raccordée au câble 19 qui va à l'autre instrument 18 que comprend le détecteur bipolaire, instrument qui contient la résistance 17 et l'organe de contact 15. Selon une variante non représentée, l'éclateur à distance réglable entre les électrodes pourrait comprendre une électrode mobile constituée par un excentrique conducteur monté sur un arbre au moyen duquel sa position angulaire peut être modifiée, et une électrode fixe montée en regard de la circonférence de l'excentrique et pointant vers l'axe de rotation de celui-ci. En faisant tourner rexcentrique, on peut donc faire varier la distance entre celui-ci et ladite électrode fixe. L'arbre de l'excentrique porte une aiguille qui coopère avec une graduation en kilovolts marquée à la surface du corps dans lequel cet arbre est susceptible de tourner et qui porte l'électrode fixe.
On peut se servir du détecteur de tension selon les fig. 3 ou 4 et 5 à la manière d'un détecteur unipolaire. A cet effet, on maintient l'organe de contact 15 de l'instrument auxiliaire hors de contact avec tout corps conducteur. Cet instrument et notamment le câble isolé 19 seront cependant disposés de façon à coopérer avec des corps reliés à la terre et former avec eux un condensateur.
Si l'opérateur fait toucher à l'organe de contact 4 un conducteur se trouvant sous tension par rapport à la terre, un courant passera par la résistance 21 constituée par la barrette 31, le conducteur 11 (ou par le conducteur 33, le premier éclateur 23/24, le ressort 42 et l'élément 43 correspondants, la borne 44 et le conducteur 45), le tube à décharge 12, l'éclateur 9/10 pour charger et décharger alternativement ledit condensateur dont le câble 19 et les éléments conducteurs 15, 17 de l'instrument auxiliaire constituent une armature. La résistance 22 étant élevée dans la forme d'exécution selon la fig. 3 le courant passant par elle en dérivation du tube 12 est insignifiant par rapport à celui passant par le tube lui-même et qui rend celui-ci luminescent.
Si maintenant l'opérateur fait toucher à l'organe de contact 15 de l'instrument auxiliaire représenté à gauche dans les fig. 3 et 4, un conducteur de phase différente de celle du conducteur en prise avec l'organe 4, le détecteur fonctionnera en bipolaire, et le courant qui le traversera sera beaucoup plus intense.
Si par contre l'opérateur met en contact les organes de contact 4 et 15 avec des conducteurs de même phase, voire avec le même conducteur, aucun courant ne devrait circuler entre ces organes de contact et le tube de décharge devrait rester obscur. En fait cependant, à cause de la capacité contre terre des conducteurs 19, 17 et 15, capacité qui permet d'employer ce détecteur comme détecteur unipolaire, un faible courant peut s'établir entre l'organe de contact 4 et le câble 19, fonctionnant comme armature d'un condensateur dont l'armature opposée est reliée à la terre. Ce courant peut rendre luminescent le tube de décharge 12 et donc induire en erreur l'opérateur en donnant à penser qu'il existe une différence de potentiel entre les deux conducteurs considérés.
La naissance de ce courant peut être empêchée grâce à la mobilité de l'électrode 9 et éventuellement 24 de l'éclateur, la distance entre les électrodes 9 et 10 et éventuellement 23 et 24 pouvant être rendue assez grande pour que, dans le cas où les conducteurs à vérifier sont de même phase, aucun courant ne s'amorce à travers l'éclateur.
De plus, puisque pour la forme d'exécution selon la fig. 3 il s'agit de courants beaucoup plus faibles que ceux qui passent par le tube de décharge lorsque les conducteurs à vérifier sont de phase différente, la dérivation à travers la résistance 22 maintient la tension entre les électrodes du tube 12 au-dessous de la tension d'amorçage.
Avec le montage selon les fig. 4 et 5 l'allumage du tube à décharge 12 sous l'effet de tensions insignifiantes est empêché de manière encore plus efficace puisque le tube à décharge est séparé du reste du circuit à ses deux extrémités et ainsi est soustrait dans une large mesure aux influences de la capacité.
Si les deux organes de contact 4 et 15 du détec- teur de tension selon les fig. 4 et 5 sont appliqués à deux conducteurs de même phase ou au même conducteur, l'électrode fixe 23 de l'éclateur d'entrée 23/24 et l'électrode fixe 10 de l'éclateur de sortie 9/10 ont pratiquement le même potentiel. Si la distance entre les électrodes de chaque éclateur est suffisamment grande, aucun courant ne peut circuler, et le tube à décharge 12 ne s'allume pas. Si par contre ces distances sont insuffisantes pour la tension respective des conducteurs de même phase ou du conducteur unique auxquels ou auquel sont appliqués les organes de contact 4 et 15, un courant se produit à cause de la capacité du câble 19 par rapport à la terre, et le tube à décharge 12 s'allume.
La distance entre les électrodes 23, 24 et 9, 10 des deux éclateurs à laquelle le courant dû à la capacité du câble se met à circuler ou cesse de circuler dépend du potentiel, par rapport à la terre, du ou des conducteurs auxquels sont appliqués les organes de contact 4 et 15.
Lorsque le détecteur de tension doit servir uniquement à déterminer si le conducteur à vérifier est sous tension, ou s'il est de même phase qu'un autre et que la tension de l'installation est connue, on règle une fois pour toute la distance entre électrodes des deux éclateurs. Si le détecteur doit être employé de façon analogue sur une installation dont on ne connaît pas la tension, on règle cette distance par tâtonnement.
Ce procédé permet d'employer le détecteur de tension selon les fig. 4 et 5 pour déterminer approximativement la tension d'un conducteur par rapport à la terre. A cet effet, la graduation 40 est telle que pour chaque position angulaire de la pièce 37 (à laquelle correspondent, dans le schéma de la fig. 4 les symboles 20, 25 couplés par 26), la tension, par rapport à la terre, du conducteur à vérifier à laquelle le tube à décharge s'allume lorsqu'on applique les deux organes de contact 4 et 15 à ce conducteur peut être lue en regard de ladite graduation. Pour mesurer cette tension, on tourne d'abord la pièce 37 de manière qu'une valeur élevée de la tension soit indiquée par la graduation 40 en regard de la marque 41, puis on applique les deux organes de contact 4 et 15 au conducteur à vérifier.
Si le tube 12 ne s'allume pas, on fait graduellement tourner la pièce 37 vers des positions angulaires correspondant à des valeurs plus faibles de la tension, et l'on observe le tube à décharge 12. Lorsque celui-ci s'allume, on relève la valéur de tension correspondante, puis on tourne la pièce 12 en sens inverse, vers des valeurs de tension plus élevées, et on note l'indication de tension correspondant à la position à laquelle le tube 12 s'éteint. L'allumage et l'extinction du tube 12 ont lieu à des positions angulaires quelque peu différentes de la pièce 37. Si l'on prend la moyenne des deux lectures, on obtient une assez bonne approximation de la valeur de la tension réelle du conducteur par rapport à la terre.
Si le détecteur est destiné à être employé uniquement sur une installation triphasée, c'est-à-dire présentant un rapport constant entre la tension simple et la tension composée, la graduation du bouton de manoeuvre peut indiquer soit les tensions par rapport à la terre, soit celles entre phases.
La fig. 6 représente une variante du détecteur des fig. 4 et 5 agencée spécialement pour la mesure de la tension d'un conducteur contre terre. Dans cette variante, un seul organe de contact 4 est relié à la fois à la résistance 17 et à la résistance 21, et le câble 19 est remplacé par une armature métallique isolée 27 fournissant une capacité bien déterminée par rapport à la terre. Le tout est logé dans une seule enveloppe isolante. Le fonctionnement de cette variante est le même que celui de la forme d'exécution selon les fig. 4 et 5.