FR2872581A1 - Dispositif de test du fonctionnement d'un controleur d'isolement d'installations electriques - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de test (1) d'un contrôleur d'isolement (2) raccordé sur une installation électrique (3) réalisée suivant le schéma IT, comportant ou non une impédance de limitation du courant de défaut (Z), le dispositif se connectant à l'installation électrique par deux bornes de connexion (10, 11) et comprenant au moins un élément de test (12) ayant une composante résistive connectable entre ses bornes (10, 11) de valeur ohmique inférieure à la valeur ohmique de seuil à détecter par le contrôleur d'isolement (2), caractérisé en ce que l'élément de test (12) a une puissance nominale définie pour pouvoir dissiper l'énergie produite lorsqu'elle se retrouve en série avec l'impédance de limitation du courant de défaut (Z) et le dispositif comprenant un moyen de détection d'un seuil de tension (14) dont le réglage prédéfini protége l'élément de test (12) lorsqu'un défaut d'isolement est présent sur l'installation électrique (3) en commandant un moyen de connexion/déconnexion de l'élément de test sur le réseau électrique.

Description

Dispositif de test du fonctionnement d'un contrôleur d'isolement

d'installations électriques.

La présente invention concerne un appareil de test du fonctionnement d'un contrôleur d'isolement d'installations électriques. Le domaine technique du brevet concerne les installations électriques, plus particulièrement la validation du bon fonctionnement des contrôleurs d'isolement utilisés pour vérifier l'isolement correct des installations électriques.

II est connu dans l'art antérieur selon la demande de brevet français FR 2810115, représentée en figure 1 dans l'art antérieur, laquelle io correspond à la figure 4 du présent brevet avec d'autres références. Cette figure 4 représente un appareil de test du bon fonctionnement de contrôleurs d'isolement de réseaux électriques raccordé entre le circuit de protection et un conducteur actif protégé du réseau électrique sous tension, afin de provoquer un défaut d'isolement apte à activer l'alarme du contrôleur d'isolement testé. En référence à la figure 4 du présent texte, l'appareil de test (4) comporte des résistances de test (40 - 45) chacune de puissance nominale moindre que celle qu'elle devrait posséder pour subir sans dommage la tension nominale d'une installation électrique en défaut. Les résistances de test (40 - 45) sont déconnectées sur information d'un organe de détection thermique (46) ayant détecté qu'un seuil prédéterminé de température est atteint. L'appareil de test comporte de plus un sélecteur (48) permettant de choisir le seuil de défaut à tester et un moyen de pontage (49) réalisé par un ou des relais commandé(s) pour connecter les résistances de test au réseau électrique. L'appareil de test comprend également un organe de mise en service (50) de l'appareil (4), un organe de commande de la connexion (51) du moyen de pontage (49) pour connecter les résistances de test (40 - 45) sur le réseau électrique, un organe de commande de la déconnexion (52) du moyen de pontage (49), un organe de signalisation de la mise en service (53) de l'appareil, un organe de signalisation de la connexion (54), un organe de signalisation de la limite haute de température (55) atteinte par les résistances de test (40 - 45). Un des inconvénients de cet appareil de test est la non prise en compte de la spécificité des installations électriques réalisées suivant le schéma IT qui implique que sur les installations sans défaut d'isolement, le branchement de l'appareil de test, comme indiqué précédemment, place la résistance de test en série avec l'impédance de limitation du courant de défaut de l'installation électrique si cette impédance existe.

La présente invention a pour but de pallier certains inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif de test d'un contrôleur d'isolement.

io Ce but est atteint par un dispositif de test du fonctionnement d'un contrôleur d'isolement raccordé sur une installation électrique à courant continu ou alternatif, monophasé ou polyphasé, réalisée suivant le schéma IT, tel qu'aucun conducteur actif de cette installation électrique n'est relié directement à la terre ou au circuit de protection, comportant ou non une impédance de limitation du courant de défaut, le dispositif de test étant destiné à être connecté à l'installation électrique sous tension par l'intermédiaire de deux bornes de connexion dont l'une est branchée au circuit de protection et l'autre à un conducteur actif de l'installation électrique sous tension, le dispositif de test comprenant au moins un élément de test ayant une composante résistive connectable entre ses deux bornes et de valeur ohmique inférieure à la valeur ohmique de seuil à détecter par le contrôleur d'isolement afin de simuler un défaut d'isolement apte à exciter une alarme du contrôleur d'isolement testé, caractérisé en ce que l'élément de test a une puissance nominale définie pour pouvoir dissiper l'énergie produite lorsqu'elle se retrouve en série avec l'impédance de limitation du courant de défaut de l'installation électrique et en ce que le dispositif de test comprend une partie de protection comportant un détecteur de seuil de tension dont le réglage est prédéfini pour protéger l'élément de test au cas où un défaut d'isolement non signalé par le contrôleur d'isolement en test serait déjà présent sur l'installation électrique et un moyen de connexion/déconnexion de l'élément de test sur le réseau électrique, le moyen de connexion/déconnexion étant commandé par le détecteur de seuil de tension.

Selon une autre particularité, le dispositif de test peut simuler plusieurs défauts résistifs de valeurs ohmiques différentes en utilisant plusieurs s éléments et un moyen de sélection permettant de choisir la valeur ohmique globale du dispositif la plus proche de la valeur ohmique de seuil du contrôleur d'isolement à tester, chaque élément global de test pouvant être obtenu en utilisant plusieurs éléments de test assemblés en série ou en parallèle.

lo Selon une autre particularité, la puissance maximale dissipée par les éléments de test, étant en série avec l'impédance de l'installation électrique, est plus faible que si le dispositif était soumis à une tension simple ou composée directement appliquée entre ses bornes.

Selon une autre particularité, le dispositif de test comprend une partie is électrique comportant les éléments de test, le moyen de connexion/déconnexion et le moyen de sélection et une partie de protection du dispositif de test comportant le détecteur de seuil en tension et un moyen d'alimentation pour fournir la partie de protection du dispositif en énergie.

Selon une autre particularité, le moyen d'alimentation de la partie de protection du dispositif récupère et transforme la tension de type alternatif ou continu, aux bornes du dispositif de test pour obtenir une ou plusieurs tensions constantes adaptées à l'alimentation de la partie de protection du dispositif.

Selon une autre particularité, le montage du moyen d'alimentation du dispositif de test est réalisé de telle sorte que lorsque la tension aux bornes du dispositif de test est trop faible pour alimenter le moyen d'alimentation de la partie de protection du dispositif, cette tension est également trop faible pour provoquer une surchauffe des éléments de test, le moyen de connexion/déconnexion étant connecté au repos.

Selon une autre particularité, le moyen d'alimentation comprend un moyen redresseur de tension de type pont redresseur à diodes, pour redresser une tension alternative en tension continue et un ou plusieurs moyens de stabilisation de la tension, de type régulateur ou diode Zener, afin d'obtenir une tension continue constante.

Selon une autre particularité, le détecteur de seuil de tension comprend un moyen comparateur effectuant une comparaison de la tension aux bornes du dispositif de test à une tension seuil prédéfinie, si la tension aux bornes du dispositif est supérieure à la tension de seuil, le détecteur de seuil commande le moyen de connexion/déconnexion pour déconnecter ainsi les éléments de test du réseau électrique et commande également l'activation d'un moyen de signalisation indiquant une tension trop élevée aux io bornes du dispositif pouvant être due à un défaut d'isolement sur l'installation électrique.

Selon une autre particularité, le moyen comparateur de tension est de type amplificateur opérationnel et comprend en entrées une tension proportionnelle à la tension entre les deux bornes du dispositif de test et une tension de seuil de déconnexion, les deux tensions étant obtenues à partir de la tension transformée aux bornes du dispositif de test.

Selon une autre particularité, les éléments de test sont protégés par groupe d'éléments de test par le détecteur de seuil de tension qui comprend autant de seuils de déconnexion qu'il y a de groupes d'éléments de test, chaque seuil étant sélectionné selon la position du moyen de sélection des éléments de test.

Selon une autre particularité, les éléments de test sont protégés séparément, le détecteur de seuil de tension comprenant autant de seuils de déconnexion qu'il y a d'éléments de test.

Selon une autre particularité, le détecteur de seuil de tension comprend un élément diviseur de tension permettant d'obtenir plusieurs seuils de déconnexion différents à partir de la tension aux bornes du dispositif de test.

Selon une autre particularité, le moyen de sélection est un commutateur double permettant de sélectionner de manière simultanée la valeur globale de l'élément de test entre les bornes du dispositif et le seuil de déconnexion associé à cet élément de test.

Selon une autre particularité, le dispositif de test est inclus dans un boîtier comportant un moyen permettant d'évacuer la chaleur produite par les éléments de test et accumulée dans le boîtier.

Selon une autre particularité, le dispositif de test comprend un boîtier étanche comportant un moyen de protection thermique permettant de détecter une surchauffe des éléments de test et déconnectant les éléments de test du réseau électrique si une surchauffe a lieu, le moyen de protection thermique pouvant activer alors un moyen de signalisation indiquant la surchauffe des éléments de test.

io Selon une autre particularité, le moyen de protection thermique peut être un ou plusieurs bilames.

Selon une autre particularité, la puissance dissipée par les éléments de test est surdimensionnée de telle façon que le délai de déconnexion du dispositif par le moyen de protection thermique pour surchauffe soit suffisant pour que le test soit concluant.

Selon une autre particularité, le dispositif de test comprend un fusible de type HPC relié en série avec une borne du dispositif de test, destiné à être raccordé à un conducteur actif de l'installation électrique.

Selon une autre particularité, le dispositif de test comprend des composants électriques ou électroniques, à l'exception du moyen de connexion/déconnexion et du détecteur de seuils de tension qui le commande, ayant une tension nominale nettement inférieure à la tension nominale aux bornes du dispositif et supérieure au seuil de déconnexion le plus élevé.

D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente un schéma représentatif d'un exemple de raccordement du dispositif de test de la présente invention à une installation 30 électrique triphasée; - les figures 2A et 2B représentent des schémas blocs représentatifs de la partie électronique du dispositif de test respectivement selon deux modes de réalisation de la présente invention; - la figure 2C illustre un schéma électronique simplifié représentatif de 5 la partie de protection du dispositif de test selon le mode de réalisation de la figure 2B; - la figure 3 représente le dispositif de test selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 4 représente un appareil de test connu permettant de io valider le bon fonctionnement d'un contrôleur d'isolement.

La figure 1 représente un mode de réalisation du dispositif de test (1) d'un contrôleur d'isolement (2) connecté sur une installation électrique (3). L'installation électrique (3) est réalisée suivant le schéma IT. Dans la figure 1, l'installation électrique (3) est triphasée et est représentée par un transformateur (3) comportant trois phases (Phi, Ph2, Ph3) et un neutre (N). D'autres variantes de réalisation peuvent utiliser une installation électrique à courant continu ou alternatif, monophasé ou polyphasé, réalisée suivant le schéma IT. Dans le régime IT, le neutre (N) de l'installation électrique (3) n'est pas relié à la terre (T). Dans certains cas, l'installation électrique (3) comprend une impédance (Z) de limitation du courant de défaut telle que représentée sur la figure 1. Cette impédance (Z) est connectée entre le neutre (N) de l'installation électrique (3) et la terre (T). Ce type d'installation électrique (3) réalisé suivant le schéma IT nécessite un contrôleur d'isolement (CPI: 2) connecté soit entre une phase (Phi, Ph2, Ph3) de l'installation électrique (3) et la terre (T), soit, de manière préférentielle, entre le neutre (N) et la terre (T) comme représenté sur la figure 1. Le contrôleur d'isolement (2) surveille la valeur de la résistance d'isolement du réseau électrique (3) indiquant qu'aucun défaut important d'isolement n'a lieu entre une phase (Phi, Ph2, Ph3) et la terre (T) ou entre le neutre (N) et la terre (T).

Le contrôleur d'isolement (2) injecte entre les conducteurs actifs et la terre (T) un courant alternatif très basse fréquence ou continu pour mesurer la valeur de l'isolement. Si cette valeur passe au-dessus d'un seuil prédéfini, le contrôleur (2) signale un défaut.

L'objectif du dispositif de test (1) est de contrôler le bon fonctionnement du contrôleur d'isolement (2) en simulant un défaut sur l'installation électrique (3). Le dispositif de test (3), tel que représenté sur la figure 1, comprend une partie de simulation d'un défaut sur l'installation électrique et une partie de protection (14) du dispositif de test. La partie de simulation d'un défaut sur l'installation électrique est électrique et comporte un ou plusieurs éléments de test (12 ou RI, R2, R3, R4, R5, R6, R7) ayant io une composante résistive, un moyen de sélection (13) des éléments de test (12) , un élément de connexion/déconnexion (15) des éléments de test (12) sur le réseau électrique (3) et éventuellement un élément de mise en service (20). Les éléments de test sont, selon un mode préférentiel de l'invention, des résistances, mais ils peuvent être également des inductances ou des capacités ou des composants actifs. Dans la suite de la description, on se préoccupera de la composante résistive de l'élément de test. La partie de protection (14) du dispositif de test peut être électronique ou électromécanique et comprend un détecteur de seuil de tension permettant de protéger les éléments de test (12), un organe de signalisation du dépassement du seuil de tension aux bornes du dispositif de test et un moyen d'alimentation. Dans le mode préféré de l'invention, la partie de protection (14) du dispositif de test est électronique et sera ainsi décrite dans la suite de la description. Le dispositif est décrit plus en détail dans la suite de la description. Selon une variante de réalisation, l'élément de mise en service du dispositif de test peut être une position particulière du moyen de sélection (13), cette position n'étant pas reliée à une résistance de test. Selon une autre variante de réalisation, le dispositif de test peut ne pas comprendre d'élément de mise en service, le dispositif de test étant mis en service lors de son branchement sur l'installation électrique par l'intermédiaire de pointes de touche.

Le dispositif de test (1) est raccordé par l'intermédiaire de ses deux bornes de connexion (10 et 11) d'une part au circuit de protection relié à la terre (T) et d'autre part à un conducteur actif de l'installation électrique sous tension, de préférence le neutre (N) s'il est protégé par le contrôleur d'isolement (2). La partie électrique du dispositif de test (1) comprend au moins un élément de test (12) connecté entre les deux bornes (10, 11) du dispositif et éventuellement un élément de mise en service (20) du dispositif de test (1) permettant de lancer la simulation d'un défaut. L'élément de test (12) est de valeur inférieure à la valeur de réglage du contrôleur d'isolement de façon à simuler un défaut détectable par ce contrôleur. Le contrôleur (2) en fonctionnement normal détecte que l'isolement est passé au-dessus d'un lo seuil prédéfini et enclenche une alarme pour signaler un défaut d'isolement. En se référant à la figure 1, le dispositif de test (1) peut comprendre plusieurs éléments de test (R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7) montés, selon un mode de réalisation, en série les uns avec les autres par ordre croissant. L'exemple de réalisation, présenté sur la figure 1, comporte six choix possibles d'éléments de test: 440 ohms (RI + R2), 910 ohms (RI + R2 + R3), 4200 ohms (RI + R2 + R3 + R4), 9000 ohms (RI + R2 + R3 + R4 + R5) 21000 ohms (RI + R2 + R3 + R4 + R5 + R6) et 89000 ohms (RI + R2 + R3 + R4 + R5 + R6 + R7). Selon une variante de réalisation, les résistances de test peuvent être montées en parallèle et comporter, par exemple, six choix possibles, tels que présentés ci-avant. Selon une autre variante de réalisation, chaque éléments de test a sa propre valeur et n'est pas lié électriquement aux autres éléments de test. Ces éléments de test (12) sont sélectionnables depuis un moyen de sélection (13), par exemple un sélecteur à contacts multiples, connectant les éléments de test (12) entre les bornes (10, 11) du dispositif de test (1). Le choix du calibre des éléments de test (12) du dispositif de test (1) permet de tester le seuil prédéfini du contrôleur d'isolement (2) pour lequel le contrôleur (2) déclenche une alarme de défaut d'isolement. Ces éléments de test (12) ont une puissance nominale moindre que celle qu'ils devaient posséder pour subir sans dommage la tension qui pourrait apparaître aux bornes du dispositif de test lorsque l'installation électrique (3) est en défaut d'isolement. La puissance calculée de chaque élément de test (12) tient compte de l'impédance de limitation du courant de défaut (Z) branchée en série avec le dispositif de test (1) sur une installation électrique sans défaut d'isolement. La présence et la valeur de l'impédance (Z) influent sur le choix des puissances des éléments de test (12) à intégrer dans le dispositif (1), sachant que plus la puissance d'un élément de test est petite, moins il est coûteux. En effet, en se référant à la figure 1, la tension aux bornes (10,11) du dispositif (1) est égale à la tension entre une phase (Phi, Ph2, Ph3) et la terre (T). Une fois le dispositif de test (1) enclenché, par exemple par l'élément de mise en service (20), le courant part de la phase (Ph3) connectée à une borne (10) du dispositif (1), passe dans l'élément de test lo (12) du dispositif (1), arrive à la terre (T) et de la terre (T) revient par l'impédance (Z) au neutre (N) de l'installation électrique (3). Ainsi, en se référant à l'annexe A, l' élément de test (12) sélectionné est en série avec l'impédance (Z) de l'installation (3), la tension nominale entre la phase (Ph3) et le neutre (N) étant alors aux bornes de l'impédance (Z) branchée en série avec l'élément de test (12). Une partie de la tension s'applique aux bornes de l'élément de test (12) et l'autre partie s'applique aux bornes de l'impédance (Z). De manière générale l'impédance (Z) d'une installation électrique (3) basse tension BTA a une valeur de 1000 ou 1500 ohms. Dans l'exemple donné, l'impédance (Z) a été définie à une valeur de 900 ohms, permettant une marge de sécurité sur le calcul des puissances des éléments de test. En effet plus l'impédance (Z) de l'installation électrique est faible plus la puissance des éléments de test devra être importante, l'un des objectifs étant de diminuer au maximum la puissance des éléments de test (12). Supposons un des cas le moins favorable, le sélecteur (13) est positionné sur la valeur 440 ohms (RI + R2) et la tension entre le neutre (N) et une phase (Ph3) est de 240 volts. Les deux éléments de test ont chacun une puissance nominale de 11 watts, c'est-à-dire que la puissance nominale totale des deux éléments de test en série est de 22 watts. Les éléments de test (220 ohms + 220 ohms) sont en série avec l'impédance (Z) de l'installation électrique (3), la tension de 240 volts s'appliquant aux bornes de cet ensemble. En se référant à l'exemple de l'annexe A, un tiers de la tension, 79 volts, est donc appliqué aux bornes des éléments de test, et deux tiers, 161 volts, sont appliqués aux i0 bornes de l'impédance (Z). Dans ce cas, la puissance à dissiper par les éléments de test est de 14,2 watts. La puissance étant proportionnelle au carré de la tension et cette tension étant trois fois plus faible que la tension simple, la puissance à dissiper est neuf fois plus faible que lorsque ces éléments de test sont soumis directement à la tension simple, c'est-àdire 240 volts et est vingt-sept fois plus faible que lorsque le dispositif de test est soumis à la tension composée entre phases, c'est-àdire 400 volts. Dans cet exemple, la puissance des éléments de test de 220 ohms peut donc être divisée par vingt-sept par rapport au cas le plus défavorable s'il n'y a pas de io protection en tension et les autres éléments de test peuvent également avoir des puissances plus faibles à dissiper. Une protection en tension des éléments de test peut donc permettre de diminuer de façon importante la taille et le prix du dispositif de test Si le contrôleur d'isolement (2) ne fonctionne pas normalement et que l'installation électrique (3) subit un défaut franc, le dispositif de test (1) raccordé à l'installation peut générer un deuxième défaut. Plusieurs cas de défauts francs peuvent se présenter suivant le raccordement du dispositif (1) sur le réseau électrique (3). Dans un premier cas, le dispositif (1) est raccordé entre le neutre (N) et la terre (T). Un défaut franc peut avoir lieu entre une phase (Phi, Ph2 ou Ph3) et la terre (T), le dispositif de test (1) étant soumis à une tension simple, par exemple 240 volts. Dans un second cas, le dispositif (1) est raccordé entre une phase (Phi, Ph2 ou Ph3) et la terre (T). Un défaut franc peut avoir lieu entre le neutre (N) et la terre (T), le dispositif de test (1) étant également soumis à une tension simple. Dans un troisième cas, le dispositif (1) est également raccordé entre une phase (par exemple: Ph3) et la terre (T). Un défaut franc peut avoir lieu entre une autre phase (Phi ou Ph2) et la terre (T), le dispositif (1) étant soumis à une tension composée entre phases, par exemple de 400 volts. Ce troisième cas est considéré comme le cas le moins favorable, les éléments de test (12) ne pouvant supporter une telle tension et pouvant être endommagés.

Pour éviter d'endommager les éléments de test lorsqu'un défaut important d'isolement est présent sur l'installation testée, le dispositif de test 2872581 Il comprend une partie de protection (14) comportant un détecteur de seuil de tension (147) commandant un élément de connexion/déconnexion (15) des éléments de test (12) sur le réseau électrique (3).

Les figures 2A, 2B et 2C représentent la partie de protection (14) du dispositif de test connectée aux bornes du dispositif (1) et comportant le détecteur de seuil (147) selon respectivement deux modes de réalisation de la présente invention. Le détecteur de seuil (147) comprend au moins un seuil de déconnexion (Si ou S2 ou Sn). Ce détecteur de seuil de tension (147) permet de comparer un seuil constant prédéfini (Su) à une tension (Sv) io proportionnelle à la tension placée entre les bornes (10, 11) du dispositif (1). Dans ce mode de réalisation, le détecteur de seuil de tension (147) comprend un comparateur de tension (140), par exemple un amplificateur opérationnel, qui comprend en entrées une tension de seuil constante (Su) et une tension proportionnelle (Sv) à la tension entre les bornes du dispositif (1). Le comparateur (140) compare les deux tensions (Su, Sv). Si un défaut d'isolement est présent sur l'installation électrique (3) et n'est pas indiqué par le contrôleur d'isolement (2), la tension proportionnelle à la tension entre les bornes (10, 11) du dispositif peut devenir supérieure à la tension de seuil. Si c'est le cas, le comparateur (140) commande en sortie le basculement de l'élément de connexion/déconnexion (15), par exemple un relais, permettant de déconnecter les éléments de test (12) du circuit électrique (3). De manière simultanée, le comparateur (140) commande la fermeture d'un circuit de signalisation (143) permettant d'activer un moyen de signalisation (16) indiquant ainsi que l'installation électrique (3) est probablement déjà soumise à un défaut d'isolement. Ce moyen de signalisation (16) peut être, par exemple, une diode électroluminescente. Les deux tensions (Su, Sv) d'entrées du comparateur (140) sont obtenues à partir de la tension passant entre les bornes (10, 11) du dispositif (1). Cette tension peut être alternative, elle est alors redressée par un système redresseur (141) , tel qu'un pont redresseur à diodes suivi d'un filtre, qui permet d'obtenir une tension continue. La tension constante de seuil (Su) est, ensuite, obtenue par l'utilisation d'un moyen de stabilisation (142), telle qu'une diode Zener ou un régulateur, permettant de convertir une tension continue variable en une tension continue constante prédéfinie. Le détecteur de seuil de tension (147) peut comprendre plusieurs seuils de déconnexion suivant les éléments de test (12) connectés sur le réseau électrique (3). Les seuils sont sélectionnés de manière distincte suivant la position du moyen de sélection (13) des éléments de test (12) représenté sur les figures 2A et 2B par le bloc choix du seuil (146). Pour réaliser de manière simultanée la sélection des éléments de test (12) et celle des seuils de déconnexion (SI, S2, Sn), le moyen de sélection (13) peut être, par exemple, un commutateur double à deux plateaux représenté en figure 2A et 2B par un bloc choix du seuil (146a, 146b), un des deux plateaux permettant de sélectionner les éléments de test (12) et le deuxième plateau permettant de sélectionner simultanément le seuil de déconnexion (SI, S2, Sn) associé à l'élément global de test choisi. Le moyen de sélection (13) a une tension nominale d'utilisation supérieure ou égale au seuil de déconnexion le plus élevé, par exemple 250 volts.

La mise en ceuvre de plusieurs seuils de déconnexion ou de déclenchement peut se faire, par exemple, par l'utilisation d'un élément diviseur de tension (144 - 145), tel qu'un pont diviseur de tension, activé par le moyen de sélection (13) à commutateur double. Dans un premier mode de réalisation présenté en figure 2A, l'élément diviseur (145) de tension, appelé seuils de déclenchement sur la figure 2A, divise la tension constante en sortie du régulateur (142) en plusieurs tensions de seuils dont une tension de seuil est sélectionnée par le commutateur double à deux plateaux (146a) et est dirigée vers une entrée du comparateur. La tension proportionnelle (Sv) à la tension entre les bornes du dispositif, en sortie du redresseur et du filtre, passe dans un élément atténuateur fixe (149) dont la sortie est reliée à l'autre entrée du comparateur. Dans un deuxième mode de réalisation représenté en figure 2B, l'élément diviseur (144) de tension en sortie de l'élément redresseur, appelé atténuateur variable sur la figure 2B, divise la tension en sortie du redresseur et de son filtre (142), en plusieurs tensions variables dont une tension est sélectionnée par le commutateur double à deux plateaux et est dirigée vers une entrée du comparateur. La tension constante (Su) qui est une fraction de la tension en sortie du régulateur est dirigée vers la seconde entrée du comparateur. Le deuxième mode de réalisation est schématisé plus en détail sur la figure 2C. La tension variable est modifiée par le pont diviseur de tension (144) en ajoutant ou non une ou des résistance(s) (R12) activée(s) par le moyen de sélection (13), permettant de modifier suivant un calibre choisi la valeur de la tension variable qui sera comparée à la tension constante qui n'est pas modifiée. Les éléments de test (12) peuvent être protégés par groupe ou séparément

par un seuil de déclenchement dédié à chaque valeur des éléments de test. Dans un exemple de réalisation, les éléments de test sont protégés par groupe de trois. Les trois éléments globaux de test de valeurs ohmiques les plus faibles (440, 910 et 4200 ohms) sont protégés par un premier seuil de déconnexion Si, par exemple proportionnel à une tension nominale de 210 volts. Les trois éléments globaux de test de valeurs ohmiques les plus élevées (9000, 21000 et 89000 ohms) sont protégés par un deuxième seuil de déconnexion S2, par exemple proportionnel à une tension de 245 volts. En reprenant l'exemple ci-avant, le sélecteur (13) est positionné sur la plus petite valeur de l'élément de test, 440 ohms (RI + R2), et le dispositif (1) est raccordé entre une phase (Ph3) et la terre. L'installation électrique (3) subit un premier défaut franc d'isolement sur le neutre (N) raccordé directement à la terre (T). L'impédance (Z) de l'installation électrique (3) étant court-circuitée, la tension aux bornes del' élément global de test n'est plus équivalente au tiers de la tension entre une phase (Ph3) et un neutre (N) mais à la totalité de cette tension. L'élément de test de petite valeur ohmique n'est pas prévu pour fonctionner sous une tension de 240 volts. II doit être déconnecté du réseau électrique (3) afin de ne pas être endommagé. Le détecteur de seuil de tension (147) est positionné sur le seuil de déconnexion (Si) en même temps que la valeur de l'élément de test choisi et détecte que la tension (Sv) proportionnelle à la tension aux bornes du dispositif est supérieure au seuil de déconnexion (Si). Le détecteur de seuil de tension (147) va demander la déconnexion de l'élément de test du réseau électrique (3) en commandant le moyen de connexion/déconnexion (15). Lorsque le dispositif de test est positionné sur l'une des trois valeurs ohmiques les plus faibles, la tension à ses bornes est toujours inférieure à 210 volts lorsqu'il est raccordé comme dans l'exemple décrit ci-avant et que l'installation électrique n'a pas de défaut d'isolement. Le dispositif de test positionné sur l'une des trois valeurs ohmiques les plus élevées peut supporter un défaut franc d'isolement sur l'installation entraînant une tension simple de 240 volts à ses bornes. La sélection de ces éléments de test entraîne simultanément la sélection du second seuil de déconnexion (S2) qui est supérieur à une tension proportionnelle (Sv) à la tension simple maximum de 240 volts aux bornes du dispositif (1). Ces mêmes éléments de test ne sont pas prévus pour fonctionner avec une tension composée aux bornes du dispositif de test, par exemple de 400 volts. La tension proportionnelle (Sv) à la tension de 400 volts aux bornes des éléments de test est supérieure à la valeur de seuil de déconnexion S2. Le détecteur de seuil de tension (147) commande donc la déconnexion des éléments de test du réseau électrique (3). Dans tous les cas, le dispositif de test (1) est protégé de la tension composée entre phases.

La partie de protection (14) du dispositif de test, comprenant entre autres le détecteur de seuil de tension (147), est alimentée par un moyen d'alimentation (148). Dans le mode de réalisation présenté sur les figures 2A et 2B, le moyen d'alimentation (148) est constitué des composants électroniques permettant de récupérer la tension aux bornes du dispositif de test pour obtenir la ou les tension(s) continue(s) nécessaire(s) pour fournir en énergie la partie de protection du dispositif. Dans un mode de réalisation comportant une tension alternative aux bornes (10, 11) du dispositif (1), le moyen d'alimentation (148) comprend un élément redresseur de tension (141), par exemple un pont de diodes, connecté entre les deux bornes (10, 11) du dispositif de test. En sortie du pont redresseur et de son filtre, un moyen de stabilisation, telle qu'une diode Zener ou un régulateur, permet d'obtenir une tension constante pour fournir le comparateur (140) en énergie. Cette tension constante peut être modifiée par un pont diviseur de tension (144) afin d'obtenir au moins une tension de seuil de déconnexion constante à comparer avec une tension proportionnelle à la tension aux bornes (10, 11) du dispositif (1). Le moyen d'alimentation (148) est conçu de telle sorte que lorsque la tension aux bornes du dispositif de test est trop faible pour alimenter le moyen d'alimentation (148) de la partie de protection du dispositif cette tension est également trop faible pour provoquer une surchauffe des éléments de test. Dans ce cas, le moyen de connexion/déconnexion (15) est connecté au repos. Le moyen redresseur de tension (141) et le moyen de stabilisation de tension du moyen d'alimentation (148) du dispositif permettent d'obtenir une tension constante quand la tension aux bornes du dispositif de test (1) est comprise entre une valeur légèrement inférieure au seuil le plus bas et la tension maximale acceptable à ses bornes.

Le dispositif comprend de plus un fusible de type HPC disposé directement en série avec la borne (10) destinée à être raccordée directement à un conducteur actif de l'installation électrique (3). Le fusible permet une protection supplémentaire du dispositif de test.

Le dispositif peut également comprendre des composants électriques ou électroniques, à l'exception du moyen de connexion/déconnexion (15) et du détecteur de seuils de tension (147) qui le commande, ayant une tension nominale nettement inférieure à la tension nominale aux bornes du dispositif et supérieure au seuil de déconnexion le plus élevé.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le dispositif de test est intégré dans un boîtier comprenant un moyen d'échange thermique par convection ou par ventilation (non représenté) permettant d'évacuer la chaleur des éléments de test accumulée dans le boîtier. Cet échange thermique peut également se faire par l'intermédiaire d'un radiateur qui dépasserait à l'extérieur du boîtier.

Un second mode de réalisation est présenté afin d'intégrer le dispositif de test (1) dans un plus petit boîtier ne comprenant pas de moyen de convection ou de ventilation. Dans ce mode de réalisation représenté en figure 3, le dispositif (1) comprend un moyen de protection thermique (18) permettant de surveiller l'accumulation de chaleur produite par les éléments de test (12) pour éviter une surchauffe de ces éléments de test (12). Le moyen de protection (18) peut être, par exemple, un interrupteur bilame placé en série sur le circuit électrique (3) et ayant la particularité de s'incurver sous l'effet d'une variation de température, réalisant ainsi l'ouverture du circuit électrique (3). Le moyen de protection (18) est disposé sur les éléments de test (12) pouvant avoir un enrobage en matière céramique et est monté en série avec le circuit électrique en amont des éléments de test (12). Le moyen de protection (18) permet de détecter si lesdits éléments de test chauffent de façon excessive. Lors d'une surchauffe des élément de test (12), le moyen de protection (18) ouvre le circuit électrique du dispositif de test (1) par actionnement de ses bilames et permet l'activation d'un second moyen de visualisation (19) indiquant une surchauffe des éléments de test du dispositif. Par exemple, lors de l'ouverture du circuit électrique le courant est redirigé vers une diode électroluminescente qui s'allume. Le moyen de protection thermique (18) peut comprendre deux bilames chacun disposé sur deux éléments céramiques de test. Par exemple, un premier bilame est disposé entre le deuxième élément de test de 220 ohms (R2) et!' élément de test de 470 ohms (R3) et le deuxième bilame est disposé sur le quatrième et 1 cinquième élément de test respectivement de 3300 ohms (R4) et de 4700 ohms (R5). Les deux dernièrs éléments de test de 12000 ohms et de 68000 ohms (R6 et R7) sont de valeur ohmique et de puissance nominale assez élevées pour que lorsque la tension de seuil correspondant à ces éléments est appliquée aux bornes du dispositif, la puissance à dissiper soit suffisamment faible pour éviter la surchauffe du dispositif, il n'est donc pas nécessaire de les protéger thermiquement. Lorsque le contrôleur d'isolement détecte un défaut d'isolement simulé par le dispositif de test, la réaction du contrôleur peut être temporisée d'une durée pouvant par exemple être de deux minutes. II faut alors que le défaut simulé par le dispositif de test ait lieu durant cette même valeur de temps. Si la protection thermique du dispositif de test détecte trop rapidement une surchauffe de l'élément de test, la protection va immédiatement ouvrir le circuit de test. Pour éviter ce problème, il est préférable d'avoir des éléments de test surdimensionnés en puissance. En se référant à l'annexe A, la puissance nominale totale de l'élément global (RI + R2), est par exemple de 22W, alors que sa puissance calculée n'est que de 14,2W. Les éléments de test ainsi surdimensionnés en puissance permettent de ralentir leur surchauffe et d'augmenter le temps de simulation du défaut.

II doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de io réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci- dessus. Ph 0.5W

-

s 68K ohms - - n 12K ohms s 1.5W ts 2.8W - 4.7K ohms :ts 7.3W 3.3K ohms is n n n n 63V n - 470 ohms 8.4W /\ n n n n n ts - 220 ohms 79V 58V ts - ohms 14.2W 240V 240V 161V 119V ohms 440 ohms 910 ohms 4.2K ohms 9K ohms 21K ohms 89K ohms 3Wat 3Wat 11 Wa 11 Wa 11 Wa 11 Wa 11 Wat T C

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de test (1) du fonctionnement d'un contrôleur d'isolement (2) raccordé sur une installation électrique (3) à courant continu ou alternatif, monophasé ou polyphasé, réalisée suivant le schéma IT, tel qu'aucun conducteur actif de cette installation électrique (3) n'est relié directement à la terre ou au circuit de protection (T), comportant ou non une impédance de limitation du courant de défaut (Z), le dispositif de test (1) étant destiné à être connecté à l'installation électrique sous tension par l'intermédiaire de deux bornes de connexion (10, 11) dont l'une est branchée au circuit de protection lo (T) et l'autre à un conducteur actif (Phi, Ph2, Ph3 ou N) de l'installation électrique (3) sous tension, le dispositif de test comprenant au moins un élément de test (12) ayant une composante résistive connectable entre ses deux bornes (10, 11) et de valeur ohmique inférieure à la valeur ohmique de seuil à détecter par le contrôleur d'isolement (2) afin de simuler un défaut d'isolement apte à exciter une alarme du contrôleur d'isolement (2) testé, caractérisé en ce que l'élément de test (12) a une puissance nominale définie pour pouvoir dissiper l'énergie produite lorsqu'il se retrouve en série avec l'impédance de limitation du courant de défaut (Z) de l'installation électrique (3) et en ce que le dispositif de test comprend une parie de protection (14) comportant un détecteur de seuil de tension (147) dont le réglage est prédéfini pour protéger l'élément de test (12) au cas où un défaut d'isolement non signalé par le contrôleur d'isolement en test serait déjà présent sur l'installation électrique (3) et un moyen de connexion/déconnexion (15) de l'élément de test (12) sur le réseau électrique, le moyen de connexion/déconnexion (15) étant commandé par le détecteur de seuil de tension (147).

2. Dispositif de test (1) selon la revendications, caractérisé en ce qu'il peut simuler plusieurs défauts résistifs de valeurs ohmiques différentes en utilisant plusieurs éléments de test et un moyen de sélection (13) permettant de choisir la valeur ohmique globale du dispositif la plus proche mais inférieure à la valeur ohmique de seuil du contrôleur d'isolement à tester (2), chaque éléments globaux de test pouvant être obtenu en utilisant plusieurs éléments de test assemblés en série ou en parallèle.

3. Dispositif de test (1), selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la puissance maximale dissipée par les éléments de test, étant en série avec l'impédance (Z) de l'installation électrique (3), est plus faible que si le dispositif (1) était soumis à une tension simple ou composée directement appliquée entre ses bornes (10, 11).

4. Dispositif de test (1), selon une des revendications 1 à 3, io caractérisé en ce qu'il comprend une partie électrique de simulation d'un défaut comportant les éléments de test (12), le moyen de connexion/déconnexion (15) et le moyen de sélection (13) et une partie de protection (14) du dispositif de test comportant le détecteur de seuil (147) et un moyen d'alimentation (148) pour fournir la partie de protection du dispositif en énergie.

5. Dispositif de test (1) selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen d'alimentation (148) de la partie de protection (14) du dispositif (1) récupère et transforme la tension de type alternatif ou continu, aux bornes du dispositif de test (10, 11) pour obtenir au moins une tension constante adaptée à l'alimentation de la partie de protection (14) du dispositif (1).

6. Dispositif de test selon la revendication 5 caractérisé en ce la conception du moyen d'alimentation (148) du dispositif de test est réalisée de telle sorte que lorsque la tension aux bornes du dispositif de test est trop faible pour alimenter le moyen d'alimentation (148) de la partie de protection d'un défaut (14) de dispositif de test, cette tension est également trop faible pour provoquer une surchauffe des éléments de test, le moyen de connection/déconnection (15) étant connecté au repos.

7. Dispositif de test (1) selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce 30 que le moyen d'alimentation (148) comprend un moyen redresseur de tension (141) de type pont redresseur à diodes, pour redresser une tension alternative en tension continue et un ou plusieurs moyens de stabilisation de la tension (142), de type régulateur ou diode Zener, afin d'obtenir une tension continue constante.

8. Dispositif de test (1), selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le détecteur de seuil de tension (147) comprend un moyen comparateur (140) effectuant une comparaison de la tension aux bornes du dispositif de test à une tension seuil prédéfinie, si la tension aux bornes du dispositif est supérieure à la tension de seuil, le détecteur de seuil de tension (147) commande le moyen de connexion/déconnexion (15) pour déconnecter ainsi les éléments de test (12) du réseau électrique et commande également l'activation d'un moyen de signalisation (16) indiquant une tension trop élevée aux bornes du dispositif pouvant être due à un défaut d'isolement sur l'installation électrique.

9. Dispositif de test selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen comparateur (140) de tension est de type amplificateur opérationnel et comprend en entrées une tension (Sv) proportionnelle à la tension entre les deux bornes du dispositif de test(1) et une tension (Su) de seuil de déconnexion, les deux tensions (Su et Sv) étant obtenues à partir de la tension transformée aux bornes du dispositif de test (1).

10. Dispositif de test (1), selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments de test (12) sont protégés par groupe d'éléments de test (12) par le détecteur de seuil de tension (147) qui comprend autant de seuils de déconnexion qu'il y a de groupes d'éléments de test, chaque seuil étant sélectionné selon la position du moyen de sélection (13) des éléments de test (12).

11. Dispositif de test (1), selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les éléments de test sont protégées séparément, le détecteur de seuil de tension (147) comprenant autant de seuils de déconnexion qu'il y a d'éléments de test (12).

12. Dispositif de test (1) selon une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le détecteur de seuil de tension (147) comprend un élément diviseur de tension (144-145) permettant d'obtenir plusieurs seuils de déconnexion différents à partir de la tension aux bornes du dispositif de test (1).

13. Dispositif de test (1) selon une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le moyen de sélection (13) est un commutateur double permettant de sélectionner de manière simultanée la valeur globale de l'élément de test (12) entre les bornes du dispositif (1) et le seuil de io déconnexion associé à cet élément de test.

14. Dispositif de test (1) selon une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le dispositif de test est inclus dans un boîtier comportant un moyen d'évacuation de la chaleur produite par les éléments de test et accumulée dans le boîtier.

15. Dispositif de test (1) selon une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le dispositif de test (1) comprend un boîtier étanche comportant un moyen de protection thermique (18) permettant de détecter une surchauffe des éléments de test (12) et déconnectant les éléments de test (12) du réseau électrique (3) si une surchauffe a lieu, le moyen de protection thermique (18) pouvant activer alors un moyen de signalisation (19) indiquant la surchauffe des éléments de test (12).

16. Dispositif de test (1) selon la revendication 15, caractérisé en ce que le moyen de protection thermique (18) peut être un ou plusieurs bilame.

17. Dispositif de test selon une des revendications 15 ou 16 caractérisé en ce que la puissance nominale des éléments globaux de test est surdimensionnée de telle façon que le délai de déconnexion du dispositif par le moyen de protection thermique (18) pour surchauffe soit suffisant pour que le test soit concluant.

18. Dispositif de test (1) selon une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le dispositif de test (1) comprend un fusible (17) de type HPC relié en série avec une borne (10, 11) du dispositif de test (1), destiné à être raccordé à un conducteur actif de l'installation électrique (3).

19. Dispositif de test selon une des revendications 1 à 17 caractérisé en ce qu'il comprend des composants électriques ou électroniques, à l'exception du moyen de connexion/déconnexion (15) et du détecteur de seuils de tension (147) qui le commande, ayant une tension nominale nettement inférieure à la tension nominale aux bornes du dispositif et supérieure au seuil de déconnexion le plus élevé.