FR2697383A1

FR2697383A1 - Electrical device for interrupting the passage of a current.

Info

Publication number: FR2697383A1
Application number: FR9312544A
Authority: FR
Inventors: Andrew C Davies
Original assignee: Smiths Group PLC
Current assignee: Smiths Group PLC
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 1994-04-29
Anticipated expiration: 2013-10-18
Also published as: FR2697383B1; GB9222308D0; GB9320900D0; GB2271895A; DE4335421A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif électrique analogue à un disjoncteur, pour interrompre le passage d'un courant dans un conducteur au moyen d'un relais dont le temps de déclenchement varie en fonction de l'énergie véhiculée par un courant trop élevé. Le dispositif comporte un capteur de courant (3) associé au conducteur (2) pourvu du relais (1) ou un autre conducteur alimenté par celui-ci. Le capteur est raccordé à un circuit de commande (4) composé de résistances et de condensateurs et raccordé à une entrée d'un comparateur (46) dont l'autre entrée est raccordée à une référence de tension (48). Le signal de sortie du circuit de commande (4) est proportionnel au produit du temps par le carré de l'intensité du courant dans le conducteur (2). L'ouverture du relais (1) est commandée par la sortie du comparateur (46).The invention relates to an electrical device similar to a circuit breaker, for interrupting the flow of a current in a conductor by means of a relay, the tripping time of which varies as a function of the energy carried by a too high current. The device comprises a current sensor (3) associated with the conductor (2) provided with the relay (1) or another conductor supplied by the latter. The sensor is connected to a control circuit (4) composed of resistors and capacitors and connected to an input of a comparator (46), the other input of which is connected to a voltage reference (48). The output signal of the control circuit (4) is proportional to the product of time by the square of the intensity of the current in the conductor (2). The opening of the relay (1) is controlled by the output of the comparator (46).

Description

DISPOSITIF ELECTRIQUE POUR INTERROMPRE LE PASSAGE D'UNELECTRICAL DEVICE FOR INTERRUPTING THE PASSAGE OF A

COURANTCURRENT

La présente invention concerne un dispositif électrique pour interrompre le passage d'un courant dans un conducteur, ce dispositif comportant un relais monté en série sur le conducteur, un capteur de courant agencé pour détecter un courant dans le conducteur ou dans un équipement connecté à celui-ci et délivrer une tension de sortie en fonction dudit courant, et un circuit de commande agencé pour recevoir la tension de sortie du capteur de The present invention relates to an electrical device for interrupting the passage of a current in a conductor, this device comprising a relay mounted in series on the conductor, a current sensor arranged to detect a current in the conductor or in equipment connected to that and supplying an output voltage as a function of said current, and a control circuit arranged to receive the output voltage of the sensor of

courant et pour commander le relais en fonction de cette tension. current and to control the relay according to this voltage.

Les disjoncteurs mécaniques sont largement utilisés pour protéger des installations électriques contre une dissipation excessive de puissance quand un défaut survient Certains de ces dispositifs ont une caractéristique de déclenchement dite "I 2 t", c' est-à-dire que le dispositif ne déclenche qu'après un certain temps t, après avoir laissé passé une certaine quantité d'énergie excédentaire Cette particularité peut être utile parce qu'elle assure un temps de déclenchement plus court pour les défauts plus graves, ce qui minimise les dommages Elle peut aussi réduire le nombre de Mechanical circuit breakers are widely used to protect electrical installations against excessive power dissipation when a fault occurs. Some of these devices have a tripping characteristic called "I 2 t", that is, the device triggers only after a certain time t, after having passed a certain amount of excess energy This feature may be useful because it provides a shorter tripping time for more serious defects, which minimizes the damage It can also reduce the number of

déclenchements intempestif s.nuisance tripping s.

Dans certaines applications o une plus grande précision et une commande à distance sont nécessaires, on peut utiliser, à la place du disjoncteur mécanique, des dispositifs électroniques comportant un relais et un circuit électronique de commande Cependant, les dispositifs de ce genre répondent à des intensités excessives du courant, mais ne font pas varier le temps de déclenchement en fonction de l'énergie étant passé, comme le font les disjoncteurs In some applications where greater accuracy and remote control are required, electronic devices having a relay and an electronic control circuit may be used in place of the mechanical circuit breaker. However, such devices respond to intensities. excessive current, but do not vary the tripping time according to the energy being passed, as do circuit breakers

mécaniques mentionnés ci-dessus.mentioned above.

La présente invention a pour but d'éviter l'inconvénient susmentionné dans un dispositif électrique comportant un relais pour interrompre le The present invention aims to avoid the aforementioned drawback in an electrical device comprising a relay for interrupting the

passage d'un courant.passage of a current.

A cet effet, l'invention concerne un dispositif du genre indiqué plus haut, caractérisé en ce que le circuit de commande est agencé pour avoir une fonction du temps telle que le temps de déclenchement du relais est dépendant de la quantité d'énergie excédentaire passant For this purpose, the invention relates to a device of the type indicated above, characterized in that the control circuit is arranged to have a function of time such that the tripping time of the relay is dependent on the amount of excess energy passing through.

dans le conducteur.in the driver.

De préférence, ladite fonction du temps est proportionnelle au produit du temps par le carré de l'intensité dudit courant Ledit circuit de commande peut comporter un réseau de résistances et de condensateurs et un comparateur dont une entrée est branchée à ce réseau En particulier, ledit réseau peut comporter une première résistance branchée en série avec le capteur de courant, au moins un montage série d'une résistance et d' un condensateur, branché en série à la première résistance, et un second condensateur branché en parallèle audit montage série Le comparateur peut avoir une seconde entrée branchée à une référence de tension et le relais peut être un Preferably, said function of time is proportional to the product of time by the square of the intensity of said current. Said control circuit may comprise an array of resistors and capacitors and a comparator whose input is connected to this network. network may comprise a first resistor connected in series with the current sensor, at least one series circuit of a resistor and a capacitor, connected in series with the first resistor, and a second capacitor connected in parallel with said series circuit. can have a second input connected to a voltage reference and the relay can be a

relais électromagnétique.electromagnetic relay.

On décrira ci-dessous une forme de réalisation d'un dispositif électrique selon l'invention, à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans lequel: la figure 1 représente schématiquement le dispositif, et la figure 2 est un diagramme illustrant le fonctionnement du dispositif Le dispositif représenté comporte un relais 1 monté sur une ligne d'alimentation 2, ainsi qu'un capteur de courant 3 qui est sensible au courant d'intensité I dans la ligne et délivre un signal à un circuit An embodiment of an electrical device according to the invention will be described below, by way of example and with reference to the appended drawing, in which: FIG. 1 schematically represents the device, and FIG. 2 is a diagram illustrating The device shown comprises a relay 1 mounted on a supply line 2, as well as a current sensor 3 which is sensitive to the intensity current I in the line and delivers a signal to a circuit

de commande 4 agencé pour actionner le relais 1. control unit 4 arranged to actuate the relay 1.

Le relais 1 est de construction classique, par exemple un relais électromagnétique dans lequel un élément de commutation est déplacé par l'action d'un électro-aimant Plus spécialement, l' élément de commutation peut être maintenu dans son état f ermé entre deux contacts par le champ magnétique produit par l'électro-aimant, à l'encontre de l'effet d'un ressort qui tend à ramener l'élément de commutation dans sa position ouverte Quand l' électro-aimant n' est plus excité, le champ magnétique tombe au-dessous de la valeur nécessaire pour maintenir l'élément de commutation dans sa position fermée afin qu'il soit ouvert par le ressort Ceci a pour effet de couper l'alimentation électrique dans la ligne 1 Le relais pourrait se présenter sous diverses autres formes Par exemple, l'élément de commutation pourrait être fermé à l'état normal et n' être ouvert que par l'effet du champ magnétique de l'électro-aimant Dans une autre forme, le relais pourrait être purement électronique, la commutation Relay 1 is of conventional construction, for example an electromagnetic relay in which a switching element is displaced by the action of an electromagnet. More specifically, the switching element can be maintained in its closed state between two contacts. by the magnetic field produced by the electromagnet, against the effect of a spring which tends to bring the switching element back into its open position When the electromagnet is no longer excited, the magnetic field falls below the value necessary to keep the switching element in its closed position so that it is opened by the spring This has the effect of cutting off the power supply in line 1 The relay could be under For example, the switching element could be closed in the normal state and opened only by the effect of the magnetic field of the electromagnet. In another form, the relay could be purely electronic, switching

étant assurée, par exemple, par un transistor de commutation. being ensured, for example, by a switching transistor.

Le capteur de courant 3 peut être de n'importe quel type connu délivrant un signal de sortie dont la tension augmente The current sensor 3 can be of any known type delivering an output signal whose voltage increases.

proportionnellement au courant passant dans la ligne 2. proportionally to the current passing in line 2.

Le circuit 4 comprend un réseau résistance/capacité RC, composé de trois condensateurs 40 à 42 et trois résistances 43 à 45, et d'un comparateur 46 L' entrée du réseau est connectée au capteur de courant 3 et sa sortie est connectée à une première entrée du comparateur 46 Le signal de sortie du capteur de courant 3 est transmis, à travers une première résistance 43, à travers un montage série de la résistance 44 et du condensateur 40 Un second montage série composé de la résistance 45 et du condensateur 41 est branché en parallèle à la résistance 44 et au condensateur 40 Le troisième condensateur 42 est branché en parallèle au second montage série de la résistance 45 et du condensateur 41 Les valeurs des composants du réseau RC sont par exemple les suivantes: résistance 43, 470 KM; résistance 44, 300 KM; résistance 45, 47 KO; condensateur 44, 5 g F; condensateur 41, 1 Ni F; condensateur 42, 1 O On F Le réseau RC remplit une fonction de retard, en produisant une atténuation de la tension d'entrée délivrée au circuit 4 comme le font les disjoncteurs mécaniques, et en donnant sur la ligne 47 une tension de sortie qui The circuit 4 comprises a resistor / capacitance network RC, composed of three capacitors 40 to 42 and three resistors 43 to 45, and a comparator 46. The input of the network is connected to the current sensor 3 and its output is connected to a first input of the comparator 46 The output signal of the current sensor 3 is transmitted, through a first resistor 43, through a series circuit of the resistor 44 and the capacitor 40 A second series circuit consisting of the resistor 45 and the capacitor 41 is connected in parallel with the resistor 44 and the capacitor 40 The third capacitor 42 is connected in parallel with the second series mounting of the resistor 45 and the capacitor 41 The values of the components of the network RC are for example the following: resistance 43, 470 KM ; resistance 44,300 KM; resistance 45, 47 KO; capacitor 44.5 g F; capacitor 41, 1 Ni F; capacitor 42, 1 O On F The RC network performs a delay function, producing an attenuation of the input voltage delivered to the circuit 4 as do the mechanical circuit breakers, and giving on the line 47 an output voltage which

est approximativement proportionnelle à 12 t. is approximately proportional to 12 t.

Le signal de sortie présent sur la ligne 47 est transmis à la première entrée du comparateur 46, dont l'autre entrée reçoit une tension seuil venant d'une source de référence 48 Quand la tension sur la ligne 47 monte plus haut que celle de la source 48, le comparateur 46 produit un signal de déclenchement pour le relais 1, lequel s'ouvre et interrompt ainsi le courant dans la ligne 2 Avec ce système, le temps de déclenchement varie de la manière illustrée par la figure 2, qui montre que le temps de déclenchement se réduit considérablement avec l'augmentation du courant I au-delà d' une valeur critique L. Dans ce diagramme, l'une des courbes représente la courbe idéale courant/temps de déclenchement et l'autre courbe représente la fonction approchée obtenue avec le dispositif selon la présente The output signal present on the line 47 is transmitted to the first input of the comparator 46, whose other input receives a threshold voltage coming from a reference source 48 When the voltage on the line 47 rises higher than that of the source 48, the comparator 46 produces a trigger signal for the relay 1, which opens and thus interrupts the current in the line 2 With this system, the tripping time varies as shown in Figure 2, which shows that the tripping time is considerably reduced with the increase of the current I beyond a critical value L. In this diagram, one of the curves represents the ideal curve current / trip time and the other curve represents the function approximation obtained with the device according to the present

invention.invention.

La présente invention n' est pas limitée à l' exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais elle s' étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier Par exemple, au lieu d'avoir un réseau RC pour produire la caractéristique de déclenchement voulue, le dispositif pourrait comporter un réseau à inducteurs Il n' est pas indispensable que le capteur de courant réponde au courant dans la ligne 2 o se trouve le relais; il pourrait en effet répondre à un courant passant dans un élément quelconque d'un équipement alimenté The present invention is not limited to the embodiment described above, but it extends to any modification or variant obvious to a person skilled in the art. For example, instead of having an RC network to produce the characteristic The device could have an inductor network. It is not necessary for the current sensor to respond to the current in line 2 where the relay is located; it could indeed respond to a current flowing in any element of a powered equipment

par la ligne 2.by line 2.

Claims

REVENDICATIONS

1 Dispositif électrique pour interrompre le passage d'un courant dans un conducteur ( 2), comportant un relais ( 1) monté en série sur le conducteur, un capteur de courant ( 3) agencé pour détecter un 1 Electrical device for interrupting the passage of a current in a conductor (2), comprising a relay (1) connected in series on the conductor, a current sensor (3) arranged to detect a

courant dans le conducteur ou dans un équipement connecté à celui- current in the conductor or in equipment connected to it

ci et pour délivrer une tension de sortie en fonction dudit courant, et un circuit de commande ( 4) agencé pour recevoir la tension de sortie du capteur de courant et pour commander le relais en fonction de cette tension, caractérisé en ce que le circuit de commande ( 4) est agencé pour avoir une fonction du temps telle que le temps de déclenchement du relais ( 1) est dépendant de la quantité d' énergie ci and to deliver an output voltage as a function of said current, and a control circuit (4) arranged to receive the output voltage of the current sensor and to control the relay as a function of this voltage, characterized in that the control (4) is arranged to have a function of time such that the tripping time of the relay (1) is dependent on the quantity of energy

excédentaire passant dans le conducteur ( 2). excess passing through the conductor (2).

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fonction du temps est proportionnelle au produit du temps par le 2 Device according to claim 1, characterized in that said function of time is proportional to the product of time by the

carré de l'intensité dudit courant. square of the intensity of said current.

3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit circuit de commande comporte un réseau de résistances ( 43, 44, ) et de condensateurs ( 40, 41, 42), et un comparateur ( 46) dont 3 Device according to claim 1 or 2, characterized in that said control circuit comprises an array of resistors (43, 44,) and capacitors (40, 41, 42), and a comparator (46) of which

une entrée est branchée à ce réseau. an entry is connected to this network.

4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit réseau comporte une première résistance ( 43) branchée en série avec le capteur de courant ( 3), au moins un montage série d'une résistance ( 44, 45) et d'un condensateur ( 40, 41), branché en série à la première résistance ( 43), et un second condensateur ( 42) 4 Device according to claim 3, characterized in that said network comprises a first resistor (43) connected in series with the current sensor (3), at least one series assembly of a resistor (44, 45) and a capacitor (40, 41), connected in series with the first resistor (43), and a second capacitor (42)

branché en parallèle audit montage série. connected in parallel to said serial assembly.

Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le comparateur ( 46) comporte une seconde entrée branchée à une Device according to claim 3 or 4, characterized in that the comparator (46) has a second input connected to a

référence de tension ( 48).voltage reference (48).

6 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé Device according to one of the preceding claims, characterized

en ce que le relais est un relais électromagnétique ( 1). in that the relay is an electromagnetic relay (1).