En particulier, la présente invention s'applique à la sécurité des installations électriques complètes . des habitations, à la protection des systèmes électroniques ou informatiques contre les surtensions, à la sécurité des utilisateurs de machines ou appareils électriques dans l'industrie ou dans tout autre domaine d'activité.

Les dispositifs connus à ce jour, de type disjoncteur ou fusible, ne permettent pas de couper une ligne électrique assez vite pour éviter une électrocution ou une détérioration de composants. De plus, leur temps de réaction est trop long pour assurer une bonne protection en cas d'orage par exemple. Par ailleurs, ces systèmes ne protègent que certaines lignes électriques mais pas le neutre oii la terre.

D'autres dispositifs connus mesurent un courant résiduel par rapport à la prise de terre. De ce fait, ces dispositifs sont sensibles aux parasites et leur seuil de déclenchement doit être élevé.

De plus, tous les dispositifs cités plus haut ne reconnectent pas les lignes après leur déclenchement, ce qui peut être préjudiciable au fonctionnement des alarmes, réfrigérateu s, congélateurs, aquariums, pendant de longues absences de l'utilisateur ou du propriétaire.

La présente invention prétend remédier à ces inconvénients par l'utilisation d'une connexion de toutes les lignes à protéger entre elles de manière à créer une ligne de potentiel d'une valeur déterminée et constante pendant le fonctionnement normal de l'installation à protéger, par la détection d'une variation de ce potentiel

par rapport au neutre et par la coupure automatique et rapide de l'alimentation des lignes à protéger dès qu'une variation dudit potentiel est détectée.

Le dispositif objet de la présente invention est donc un dispositif de protection pour appareils, machines et installations électriques comportant des lignes électriques utilisatrices à protéger, reliées à des lignes d'alimentation électrique, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison : au moins un pont de résistances reliant les lignes électriques utilisatrices et créant en un de ses points un potentiel déterminé, fixe au cours du fonctionnement normal de l'installation ; un moyen d'isolation relié à ce point et amplifiant la différence de potentiel entre ce point et une ligne de terre ou de neutre ; un circuit à seuil relié à la sortie de ce moyen d'isolation ; un processeur connecté à la sortie de ce circuit à seuil ; et un moyen de connexion et de déconnexion des lignes d'alimentation par rapport aux lignes électriques utilisatrices à protéger commandé par ledit processeur, de telle manière qu'une variation anormale de tension sur une des lignes électriques provoque une variation du potentiel au point précité, cette variation étant détectée par le circuit à seuil, qui la transmet au processeur, lequel provoque alors la déconnexion des lignes d'alimentation d'avec les lignes électriques utilisatrices.

Le fonctionnement du dispositif peut être commandé par un circuit numérique ajoutant des fonctions supplémentaires, et le seuil de déclenchement peut être réglable.

Selon une variante du dispositif de l'invention, la protection peut s'effectuer partiellement sur certaines parties d'une installation électrique. De plus, la remise en fonctionnement de l'installation, par reconnexion des lignes coupées avec las alimentations, peut être commandée

par le dispositif dans un délai mémorisé variable selon le nombre de coupures de lignes déjà effectuées.

Plus généralement, toutes les fonctions, telles que seuils et délais, peuvent être programmées par l'utilisateur.

Un des avantages du dispositif selon la présente invention réside en ce que plusieurs réseaux ou une multitude de lignes peuvent être surveillés simultanément par un circuit électronique ou "carte" de détection et que le circuit numérique est adapté à contrôler plusieurs cartes de détection simultanément. En conséquence, quel que soit le nombre de transformateurs, d'onduleurs ou d'alimentations électriques d'une installation électrique, chacune de ses lignes peut être surveillée par le dispositif objet de la présente invention. Inversement, chaque ligne peut être surveillée individuellement et parallèlement à toutes les autres.

La description qui suit, faite dans un but explicatif et nullement limitatif en regard du dessin annexé, permettra, de mieux comprendre les avantages, buts et caractéristiques de la présente invention. Dans le dessin annexé :

- la figure 1 représente un schéma de principe du dispositif de protection selon l'invention ; - la figure 2 représente un schéma électronique d'une carte de détection incorporée dans le dispositif de la figure 1 ;

- la figure 3 représente un organigramme de fonctionnement de ce même dispositif ; - la figure 4 représente la connexion du dispositif de la figure 1 à un réseau de distribution électrique ;

- la figure 5 représente un schéma électronique d'une carte de détection présentant les mêmes fonctions que la carte de la figure 2 et constituant une variante.

Si on se réfère d'abord à la figure 1, on voit des lignes électriques 1 d'une installation utilisatrice reliées à des lignes électriques d'alimentation extérieures 2, une ligne de terre ou de neutre 3, un pont de résistances 4 reliant toutes les lignes 1, un point de potentiel déterminé 5 du pont 4, un moyen d'isolation et d'amplification 6 relié au point 5 et à la ligne de terre ou de neutre 3, un circuit à seuil 7 relié à la sortie du moyen d'isolation et d'amplification 6, un moyen de connexion et de déconnexion 8 des lignes d'alimentation 2, par rapport aux lignes utilisatrices 1, relié d'une part au circuit à seuil 7 et d'autre part à un processeur 9 lui-même relié à une mémoire 10, à une interface 11 et au circuit à seuil 7. Le pont de résistances 4, le point de potentiel 5, le moyen d'isolation 6, le circuit à seuil 7 et le moyen de connexion et de déconnexion 8 constituent ensemble une carte de détection désignée globalement par 12.

Les lignes d'alimentation 2 et la ligne de terre ou de neutre 3 sont généralement des lignes du secteur d'alimentation, notamment d'un réseau alternatif triphasé ou d'un réseau monophasé.

Le point de potentiel 5 est relié par les branches du pont de résistances 4 aux lignes 1 de manière barycentrée, de telle manière que son potentiel ait une valeur déterminée et fixe, et soit notamment nul, lorsque les lignes 1 portent des potentiels normaux.

Le moyen d'isolation 6 peut être par exemple constitué d'un transformateur torique, tel que représenté sur la figure 2, ou d'un amplificateur opérationnel tel que représenté sur la figure 5. Ce moyen d'isolation 6 amplifie la différence de potentiel entre le point 5 et la ligne de terre ou de neutre 3.

Le circuit à seuil 7 transmet un signal lorsque la différence de potentiel en sortie du moyen d'isolation 6, elle-même image de la différence de potentiel entre le

point 5 et la ligne de terre ou de neutre 3, est supérieure à une valeur prédéterminée.

Le moyen de connexion et de déconnexion 8 peut être constitué de relais, de contacteurs électro- magnétiques ou statiques ou d'autres dispositifs électro¬ mécaniques. Il connecte ou déconnecte les lignes d'alimentation 2 avec les lignes électriques utilisatrices 1.

Enfin le processeur 9 peut être un ordinateur, un micro-contrôleur, un calculateur ou tout autre moyen informatique. Il possède une interface 11 permettant un dialogue entre l'utilisateur et le dispositif. Le processeur 9 est programmé selon un programme conservé dans une mémoire 10 pour contrôler le fonctionnement des éléments du dispositif.

En général l'interface 11 permet la connexion d'un moyen d'affichage et d'un clavier. Elle permet aussi la connexion du dispositif avec un système informatique ou avec des moyens d'enregistrement permettant de transférer les informations contenues dans la mémoire 10. Ces informations peuvent notamment concerner les incidents survenus sur les lignes d'alimentation 2.

Le dépassement du seuil prédéterminé par le signal sortant du moyen d'isolation et d'amplification 6 déclenche la déconnexion des lignes utilisatrices 1 d'avec les lignes d'alimentation 2.

Le processeur 9 ordonne la reconnexion des lignes 1 et 2 après un délai mémorisé dans la mémoire 10 et choisi par l'utilisateur. De cette manière, une variation anormale de tension sur une des lignes électriques utilisatrices 1 provoque une variation du potentiel normalement fixe du point 5, cette variation étant détectée par le circuit à seuil 7 qui la transmet au processeur 9, lequel ordonne au moyen 8 la déconnexion des lignes utilisatrices 1 d'avec les lignes d'alimentation 2.

Si on se réfère maintenant à la figure 2, on voit un mode de réalisation de la carte de détection 12. Pour une meilleure compréhension de l'invention deux réseaux sont ici représentés, à savoir un réseau monophasé 13 et un réseau triphasé 14. Un des avantages de l'invention est en effet que plusieurs types de réseaux différents peuvent être protégés simultanément par la même carte de détection 12.

Les réseaux 13 et 14 comportent chacun des lignes électriques d'alimentation 2 et des lignes électriques utilisatrices 1 séparées par un relais 20. Les lignes utilisatrices 1 du réseau triphasé 14 sont reliées à un connecteur 15, relié par ailleurs à la terre 16 et à un tore 51 par des lignes d'alimentation 17 et 18, ainsi qu'à un transformateur d'isolement 50. Le pont de résistances 4 est ainsi relié directement aux lignes 1 du réseau triphasé 14, sortant d'un transformateur d'isolement triphasé 50' lui-même relié aux lignes d'alimentation 2, tandis que le transformateur d'isolement 50 s'intercale entre le pont 4 et les lignes 1 du réseau monophasé 13. Le transformateur 51 est un tore disposé autour des deux lignes 1 du réseau monophasé 13, avec neutre à la terre.

Le pont de résistances 4 relie toutes les lignes 1 à un primaire 21 d'un transformateur torique 23 élévateur de tension, utilisé en amplificateur. Le secondaire 22 de ce transformateur 23 est relié à un circuit redresseur 24. Le signal de sortie du circuit redresseur 24 ainsi qu'une valeur de potentiel fixée par un potentiomètre 25 sont amenés à un opto-coupleur 26 lui-même relié à une bascule 27. La sortie de la bascule 27 est reliée par un opto- coupleur 28 à un amplificateur 29 relié à un contacteur 52.

Enfin, un connecteur 30 est adapté à relier le processeur 9 à la carte de détection 12 de telle manière que le processeur 9 commande la bascule 27 et les relais 20, et perçoit la position du contacteur 52.

On comprend que le transformateur 23 et les opto- coupleurs 26 et 28 servent à isoler les différentes fonctions de la carte de détection 12, le transformateur 23 amplifiant le signal fourni par le pont 4. Un déséquilibre de ce pont 4 provoque l'apparition d'un courant passant dans le point 5 et d'un potentiel aux bornes du secondaire 22 du transformateur 23. Cette différence de potentiel est redressée par le circuit 24 et selon la valeu d'un seuil fixée par le potentiomètre 25, la bascule 27 change d'état et provoque l'ouverture des relais 20 par l'intermédiaire du contacteur 52.

En comparaison avec la figure 1, on comprend que le moyen d'isolation et d'amplification 6 est constitué ici par le transformateur 23. Le circuit à seuil 7 est constitué par le circuit redresseur 24 et le potentiomètre 25, et le moyen de connexion et de déconnexion 8 par la bascule 27 associée au contacteur 52 et les relais 20.

Pour une réalisation optimale du dispositif de l'invention, le primaire 21 du transformateur 23 doit être adapté à fonctionner à partir de 1 à 2 milliampères. De cette manière tout défaut d'isolement d'une des lignes 1 par rapport à la terre 16 est détecté et provoque la déconnexion des lignes 1 par rapport aux lignes 2.

Le transformateur d'isolement monophasé 50 permet de détecter les surtensions apparaissant sur les lignes 1 et de déclencher alors la déconnexion électrique des lignes 1 d'avec les lignes 2. Le neutre du primaire du transformateur 50 est relié (par un conducteur non représenté) à la ligne d'alimentation 17 reliée aussi au transformateur 51 ; ainsi on dispose d'une boucle de référence permettant un fonctionnement du dispositif même si la prise de terre n'existe pas du côté de l'installation utilisatrice, d'où une sécurité supplémentaire. Le tore 51 permet de détecter les défauts d'isolation des lignes 1 par rapport à la terre : en effet

un défaut d'isolation entre une ligne 1 et la terre 16 provoque une surtension entre les lignes d'alimentation 17 et 18 du tore 51, surtension qui est détectée par le circuit à seuil 7. Le tore 51 peut être spécialement adapté pour donner une sensibilité de deux milliampères au dispositif. Par exemple, ces deux milliampères peuvent, en sortie du tore 51, correspondre à trente millivolts. Un tel seuil de déclenchement permet une excellente protection des personnes sans risquer les déclenchements dûs aux parasites sur le réseau.

Un autre avantage de ce mode de réalisation est que les parasites de courte durée apparaissant sur les lignes 1 ne provoquent . pas de déconnexion, l'énergie correspondant à ces parasites étant insuffisante pour déclencher le fonctionnement de l'opto-coupleur 26.

En se référant maintenant à la figure 3, on voit un organigramme de fonctionnement du dispositif selon l'invention. Cet organigramme permet de préciser notamment la programmation du processeur 9 et les moyens permettant de réaliser des variantes du mode de réalisation décrit en référence aux figures 1 et 2.

On trouve dans cette figure 3 des lignes utilisatrices 1 reliées à des lignes d'alimentation 2 du secteur 31 et à une source d'alimentation autonome 32 par des moyens de connexion et de déconnexion 8, et à une carte de détection 12. Un analyseur de défauts 33 est relié par ses entrées à la carte de détection 12 et à un moyen de programmation 34. ses sorties il fournit des signaux de déconnexion 35 et de reconnexion 36 du secteur et des signaux de déconnexion 37 et de reconnexion 38 de l'alimentation autonome 32, des signaux d'affichage 39, de mémorisation 40 et de signalisation 41.

Le moyen de détection 12 est constitué par l'une des cartes représentées sur les figures 2 ou 5, la

deuxième carte étant cependant préférentielle (voir description ci-après) .

La source d'alimentation autonome 32 est constituée par une batterie, un onduleur ou d'autres moyens électrogènes. L'analyseur de défauts 33 analyse notamment sur les lignes 1 les surtensions, les courants porteurs, les parasites, les micro-coupures, les variations de tension ou de fréquence. Ces données sont mémorisées, affichées ou signalées en fonction de leur importance ou de leur répétition.

La connexion _. _^ de l'alimentation autonome 32 et la déconnexion conjointe du secteur 31 sont par exemple ordonnées lorsqu'une micro-coupure dure plus d'une seconde. Un signal de reconnexion 36 ou 38 est donné, après une déconnexion, dans un délai d'attente mémorisé par programmation. Cependant, ce délai peut être variable en fonction des informations précédemment mémorisées. Par exemple, après dix reconnexions réalisées dans un certain délai, le délai entre la déconnexion et la reconnexion peut être allongé pour protéger les systèmes électriques reliés aux lignes 1.

Il est à noter que plusieurs cartes de détection 12, chacune reliée à un système électrique donné, peuvent être connectées à un seul analyseur de défauts 33. L'analyseur de défauts mémorise alors une identification de la carte de détection qui lui fournit des signaux de défaut.

Pour que l'analyseur de défauts 33 obtienne les informations sur l'état des lignes 1, plusieurs moyens peuvent être utilisés.

D'une part, pour la détection des surtensions, une résistance élevée, par exemple de 1 mégohm, peut être connectée en série avec un opto-coupleur aux lignes 1. L'opto-coupleur peut être connecté en sortie avec plusieurs comparateurs de seuils réglés à des valeurs

différentes, la sortie des comparateurs étant reliée à une ligne d'interruption du processeur 9.

D'autre part, pour la détection des sous-tensions, on peut ajouter un filtre passe-bas entre l'opto-coupleur lié à la mesure de surtensions et un comparateur.

Enfin, la mesure de fréquence peut être réalisée par comptage des passages à zéro de la tension des lignes 1. Un compteur lié à une horloge et un comparateur permettent de réaliser aisément cette fonction. Le moyen de programmation 34 est, par exemple, constitué d'un clavier.

La réalisation d'un seuil réglable peut consister en l'utilisateur d'un transistor à effet de champ relié à un convertisseur numérique-analogique dont l'entrée est reliée au processeur 9. Une autre réalisation de ce seuil réglable peut consister en l'utilisation de plusieurs résistances de valeurs différentes, l'une de ces résistances étant sélectionnée par un commutateur relié au processeur 9. Cet organigramme et la description de la figure 1 permettent de réaliser le processeur 9. On pourra, à cet effet, se référer à la constitution des cartes de traitement du signal et des cartes à microprocesseur.

Si on se réfère à la figure 4 on voit les connexions du dispositif à un réseau de distribution monophasé ou triphasé.

On y voit reliés entre eux successivement des lignes de distribution 2, un compteur 53, un disjoncteur différentiel 54, un moyen de connexion et de déconnexion 8, un transformateur d'isolement 55, un autre moyen de connexion et de déconnexion 8 et une des lignes d'alimentation d'une installation électrique 56. Un circuit de détection 12 est connecté aux lignes 2. Le processeur 9 est relié à ce circuit de détection 12, à la terre 16 et aux moyens de connexion et de déconnexion 8.

Selon cette insertion du dispositif dans l'installation électrique d'un local relié à un réseau de distribution, la reconnexion se fait en deux temps, de telle manière que les systèmes électriques reliés aux lignes électriques 1 sont protégés.

La figure 5 représente un autre schéma de réalisation d'une carte de détection 12 qui peut remplacer celle qui est représentée à la figure 2, l'application à un réseau monophasé ici représenté n'étant pas limitative. L'une des caractéristiques de l'invention consiste en l'isolement électrique du pont 4 et de la sortie du moyen d'isolation et d'amplification 6, le dispositif- présentant une très grande sensibilité grâce à ce découplage électrique. Toute alimentation du circuit à seuil 7 qui serait commune avec l'une des lignes 1 détériorerait cette sensibilité.

Dans la figure 2, le circuit à seuil 7 est alimenté électriquement par le transformateur torique 23, dans lequel le primaire 21 et le secondaire 22 sont isolés l'un de l'autre.

D'autres moyens d'alimentation du circuit à seuil 7 électriquement isolés du pont 4 sont possibles : alimentation par cellule solaire, par pile, par batterie, par accumulateur ou par transformateur. Dans la figure 5 les moyens d'alimentation du circuit à seuil sont constitués par un transformateur, qui est distinct du moyen d'isolation et d'amplification 6. Dans cette figure 5 on voit des lignes électriques d'alimentation 2 séparés de lignes électriques utilisatrices 1 par un moyen de connexion et de déconnexion 8, un pont de résistances 4 comportant un point de potentiel déterminé, normalement fixe 5 relié à l'entrée d'un amplificateur opérationnel 42, cet amplificateur 42 étant alimenté par un transformateur 43 relié aux lignes 2, la sortie de l'amplificateur opérationnel 42 étant reliée à un convertisseur

analogique-numérique 44 lui-même relié au processeur 9, lequel est relié au moyen de connexion et de déconnexion 8. L'amplificateur 42 ainsi alimenté constitue le moyen d'isolation et d'amplification 6. Un des avantages de ce dernier mode de réalisation réside en ce que le processeur 9 peut analyser les irrégularités des potentiels portés par les lignes 1 grâce à des valeurs numériques. L'analyse des surtensions, des micro-coupures, des changements de fréquence est alors rendue possible.

D'autres modes de réalisation suggérés par les remarques faites en regard de la figure 5 permettent de réaliser d'autres dispositifs conformes à l'esprit de 1*invention. II est à noter que le dispositif réalisé selon la description des figures 1 à 5 peut permettre de détecter des chocs électriques dûs à la foudre dans un rayon de cinquante kilomètres de son point d'impact.

L'interface 11 du processeur 9 permet aussi la sortie d'informations sur une imprimante, ou sur un modulateur-démodulateur. La mémorisation des événements anormaux se produisant sur les lignes 1 permet aussi l'analyse d'experts en cas de litiges avec le fournisseur d'électricité, ou en cas de détériorations d'appareils sous garantie ou sous contrat de maintenance.

Il est à noter que le dispositif de protection objet de la présente invention doit préférentiellement comporter un circuit de détection devant chaque appareil sensible aux variations d'alimentation et en amont et en aval de chaque transformateur, ou onduleur de l'installation électrique protégée. De plus, chaque ligne 1 peut être surveillée par une carte de détection particulière 12.

Il va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède de certains de ses modes de réalisation, susceptibles de subir un certain

nombre de modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention.