FR2616960A1

FR2616960A1 - Under-voltage delay trip

Info

Publication number: FR2616960A1
Application number: FR8708501A
Authority: FR
Inventors: Paul Tripodi; Jean-Pierre Nebon
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1987-06-16
Filing date: 1987-06-16
Publication date: 1988-12-23
Also published as: FR2616960B1

Abstract

The coil 20 of the under-voltage delay trip according to the invention is supplied with a constant current throughout the duration of the delay. This constant current is delivered thereto by a current generator 30 connected to a reservoir capacitor C1, normally charged via a voltage-regulating circuit 28, and which produces the said constant current when the current delivered to the coil by the rectifier circuit 14 connected to the input terminals 10, 12 of the trip is zero.

Description

DECLENCHEUR A MINIMUM DE TENSION TEMPORISE
L'invention concerne un déclencheur à minimum de tension temporisé pour un disjoncteur électrique comportant: - deux bornes d'entrées sur lesquelles sont appliquées un signal représentatif de la tension à surveiller, - un circuit redresseur connecté aux deux bornes d'entrée, - un circuit de détection et de temporisation connecté en sortie du circuit redresseur et produisant sur sa sortie un signal de déclenchement lorsque la tension à surveiller est inférieure à un seuil prédéterminé pendant une période prédéterminée, - une bobine de commande du disjoncteur disposée en série avec un interrupteur commandé entre les bornes de sortie du circuit redresseur, la borne de commande de l'interrupteur commandé étant connectée à la sortie du circuit de détection et de temporisation de manière à interrompre le passage du courant à travers l'interrupteur commandé lors de l'application du signal de déclenchement sur ladite borne de commande, - un condensateur-réservoir chargé par le circuit redresseur et destiné à alimenter la bobine pendant la durée de la temporisation.TIMED MINIMUM VOLTAGE TRIGGER
The invention relates to a timed undervoltage release for an electric circuit breaker comprising: - two input terminals to which a signal representative of the voltage to be monitored is applied, - a rectifier circuit connected to the two input terminals, - a detection and timing circuit connected at the output of the rectifier circuit and producing on its output a trigger signal when the voltage to be monitored is below a predetermined threshold for a predetermined period, - a circuit breaker control coil arranged in series with a switch controlled between the output terminals of the rectifier circuit, the control terminal of the controlled switch being connected to the output of the detection and delay circuit so as to interrupt the flow of current through the controlled switch during application the trigger signal on said control terminal, - a capacitor-tank charged by the circuit rectifies ur and intended to supply the coil for the duration of the time delay.

Dans les declencheurs connus de ce type, le condensateurréservoir d'énergie se décharge directement dans la bobine pendant toute la durée de la temporisation, le courant parcourant la bobine diminuant exponentiellement pendant cette période. Ceci implique l'utilisation de condensateursréservoirs d'énergie de grande capacité.In known triggers of this type, the energy reservoir capacitor discharges directly into the coil for the duration of the time delay, the current flowing through the coil decreases exponentially during this period. This implies the use of large capacity energy storage capacitors.

La présente invention a pour but l'amélioration de ce type de déclencheur de manière à permettre l'utilisation de condensateurs de plus faible capacité. The present invention aims to improve this type of trigger so as to allow the use of capacitors of lower capacity.

Ce but est atteint selon la présente invention par la disposition, entre le condensateur réservoir et la bobine, de moyens destinés à faire passer dans la bobine un courant constant, légèrement supérieur au courant de décollement de la bobine, pendant la durée de la temporisation.This object is achieved according to the present invention by the provision, between the reservoir capacitor and the coil, of means intended to pass through the coil a constant current, slightly greater than the unsticking current of the coil, during the duration of the time delay.

Dans un mode de réalisation préférentiel, ces moyens sont constitués par un générateur de courant qui comporte un transistor dont la jonction émetteur - collecteur est disposée en série, par l'intermédiaire d'une diode, avec le condensateurréservoir entre les bornes de sortie du circuit redresseur et dont la base est polarisée par une résistance en série avec une diode Zener, la bobine et l'interrupteur commandé étant connectés en série aux bornes de sortie du circuit redresseur par l'intermédiaire de ladite résistance.In a preferred embodiment, these means consist of a current generator which comprises a transistor, the emitter-collector junction of which is arranged in series, by means of a diode, with the reservoir capacitor between the output terminals of the circuit. rectifier and whose base is biased by a resistor in series with a Zener diode, the coil and the controlled switch being connected in series to the output terminals of the rectifier circuit via said resistor.

La capacité du condensateur réservoir peut encore être réduite grâce à l'utilisation d'une bobine à courant de décollement réduit.The capacity of the reservoir capacitor can be further reduced by using a coil with reduced separation current.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma synoptique du déclencheur selon l'invention, - la figure 2 illustre plus en détail le circuit redre-sseur et le circuit de détection et de temporisation du déclencheur selon la figure 1, - la figure 3 illustre plus en détail le circuit de régulation de tension, le condensateur-réservoir et le générateur de courant du déclencheur selon la figure 1, - les figures 4A à 4E représentent les formes d'onde de tensions et de courants en divers points du déclencheur selon les figures 1 à 3, - les figures 5A à 5C illustrent les variations de tension aux bornes de la bobine, en fonction du temps, pendant la durée de la temporisation, respectivement dans le cas d'un déclencheur de type classique avec une bobine à courant de décollement normal (figure 5A) et avec une bobine à courant de décollement réduit (figure 5B) et dans le cas d'un déclencheur selon l'invention (figure 5C), - la figure 6 illustre la variation du courant traversant la bobine après ouverture instantanée du circuit par un interrupteur.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example and shown in the appended drawings in which: - Figure 1 is a block diagram of the trip device according to the invention, - Figure 2 illustrates in more detail the rectifier circuit and the trip and detection circuit of the trip device according to Figure 1, - Figure 3 illustrates in more detail the regulation circuit of voltage, the capacitor-reservoir and the current generator of the trip device according to Figure 1, - Figures 4A to 4E represent the waveforms of voltages and currents at various points of the trip device according to Figures 1 to 3, - Figures 5A to 5C illustrate the voltage variations at the terminals of the coil, as a function of time, during the duration of the time delay, respectively in the case of a conventional type trip device with a coil with normal separation current (FIG. 5A) and with a coil with reduced separation current (FIG. 5B) and in the case of a trip device according to the invention (FIG. 5C), - FIG. 6 illustrates the variation of the current passing through the coil after instant opening of the circuit by a switch.

La tension a surveiller, par exemple la tension entre deux phases d'un réseau électrique (non représenté), est appliquée aux bornes d'entrée 10 et 12 du déclencheur. Un circuit redresseur14 connecté à ces bornes fournit entre des conducteurs 16 et 18 une tension redressée qui sert, par l'intermédiaire d'une diode D1, à alimenter en courant redressé, une bobine 20 à minimum de tension disposée en série avec un transistor Ti. Comme représenté sur la figure 1, un interrupteur 22, normalement fermé, peut être disposé en série avec la bobine 20 et le transistor T1, l'ouverture dudit interrupteur permettant un déclenchement instantané, commandé manuellement, du déclencheur.The voltage to be monitored, for example the voltage between two phases of an electrical network (not shown), is applied to the input terminals 10 and 12 of the trip device. A rectifier circuit 14 connected to these terminals supplies between conductors 16 and 18 a rectified voltage which serves, by means of a diode D1, to supply rectified current, an undervoltage coil 20 arranged in series with a transistor Ti . As shown in FIG. 1, a normally closed switch 22 can be arranged in series with the coil 20 and the transistor T1, the opening of said switch allowing an instantaneous, manually controlled triggering of the trigger.

En fonctionnement normal, c'est à dire lorsque la tension à l'entrée du déclencheur est supérieure à un seuil prédéterminé, le transistor T1 est conducteur, l'interrupteur 22 fermé, et la bobine 20 est parcourue par un courant dont la valeur est voisine de celle de son courant nominal, de manière à retenir le noyau de la bobine.In normal operation, that is to say when the voltage at the input of the trigger is greater than a predetermined threshold, the transistor T1 is conductive, the switch 22 closed, and the coil 20 is traversed by a current whose value is close to that of its nominal current, so as to retain the core of the coil.

Un circuit 24 de détection et de temporisation est connecté entre les conducteurs 16 et 18. La sortie du circuit 24 est connectée à la base du transistor T1 par un conducteur 26 et applique sur celle-ci un signal de déclenchement destiné à bloquer le transistor T1 lorsque la tension à surveiller a été inférieure audit seuil prédéterminé pendant un temps prédéterminé, réglable, qui est par exemple compris entre 0,5 et 3 secondes.A detection and timing circuit 24 is connected between the conductors 16 and 18. The output of the circuit 24 is connected to the base of the transistor T1 by a conductor 26 and applies on this a trigger signal intended to block the transistor T1 when the voltage to be monitored has been lower than said predetermined threshold for a predetermined, adjustable time, which is for example between 0.5 and 3 seconds.

Lorsque le courant parcourant la bobine 20 devient inférieur à son seuil de décollement, il y a décollement du noyau de la bobine et, de manière classique, ouverture de contacts (non représentés) normalement fermés d'un disjoncteur disposé dans le réseau à surveiller.When the current flowing through the coil 20 becomes lower than its separation threshold, there is separation of the core of the coil and, in a conventional manner, opening of normally closed contacts (not shown) of a circuit breaker arranged in the network to be monitored.

Un condensateur C1 est alimenté par la tension redressée disponible entre les conducteurs16 et 18 par l'intermédiaire de la diode D1 et d'un circuit de régulation de tension 28. Ce condensateur sert de réservoir d'énergie permettant, à travers un générateur de courant 30, d'alimenter la bobine 20 pendant la durée de la temporisation avec un courant constant, légèrement supérieur au courant de décollement de la bobine.A capacitor C1 is supplied by the rectified voltage available between the conductors 16 and 18 via the diode D1 and a voltage regulation circuit 28. This capacitor serves as an energy reservoir allowing, through a current generator 30, to supply the coil 20 for the duration of the time delay with a constant current, slightly greater than the separation current of the coil.

Ainsi que celà sera explicité plus loin en référence à la figure 3, le générateur de courant est agencé de manière à provoquer une commutation naturelle entre l'alimentation de la bobine par le circuit redresseur 14 et son alimentation par le condensateur C1 lorsque la tension à surveiller devient inférieure à une valeur prédéterminée.As will be explained below with reference to FIG. 3, the current generator is arranged so as to cause natural switching between the supply of the coil by the rectifier circuit 14 and its supply by the capacitor C1 when the voltage at monitor becomes less than a predetermined value.

La figure 2 représente plus en détail le circuit redresseur 14, constitué de manière classique par un pont de diodes D2 a D5, et le circuit 24 de'détection et de temporisation.Figure 2 shows in more detail the rectifier circuit 14, conventionally constituted by a diode bridge D2 to D5, and the circuit 24 of detection and timing.

Les conducteurs 16 et 18 sont reliés par un circuit série constitué par une résistance R1, une diode D6 et un condensateur
C2. Tant que la tension d'alimentation présente entre les conducteurs 16 et 18 est supérieure à la tension de charge du condensateur C2, le circuit 24 de détection et de temporisation est alimenté à partir de cette tension d'alimentation, la résistance RA limitant le courant fourni au circuit 24.Conductors 16 and 18 are connected by a series circuit consisting of a resistor R1, a diode D6 and a capacitor
C2. As long as the supply voltage between the conductors 16 and 18 is greater than the charge voltage of the capacitor C2, the detection and timing circuit 24 is supplied from this supply voltage, the resistor RA limiting the current supplied to circuit 24.

L'alimentation du circuit 24 se fait par l'intermédiaire d'une alimentation régulée comportant un transistor T2 dont le collecteur est relié au point commun entre la diode D6 et le condensateur C2 et dont l'émetteur constitue l'une des bornes de sortie de 11 alimentation régulée, l'autre borne de sortie de l'alimentation régulée étant constituée par le conducteur 26 connecté à la base du transistor T1. La polarisation du transistor T2 est assurée par une diode Zener Z1 connectée entre son collecteur et le conducteur 26, une résistance R2 connectée entre son collecteur et sa base, et une diode Zener Z2 connectée entre sa base et le conducteur 26. Un condensateur de lissage C3 est connecté en sortie de l'alimentation régulée, entre l'émetteur du transistor T2 et le conducteur 26.A titre d'exemple nullement limitatif, la tension aux bornes de Z1 peut être de 51V, tandis que la tension aux bornes de Z2 est de 15V.The circuit 24 is supplied by a regulated supply comprising a transistor T2 whose collector is connected to the common point between the diode D6 and the capacitor C2 and whose emitter constitutes one of the output terminals 11 regulated power supply, the other output terminal of the regulated power supply being constituted by the conductor 26 connected to the base of the transistor T1. The bias of the transistor T2 is provided by a Zener diode Z1 connected between its collector and the conductor 26, a resistor R2 connected between its collector and its base, and a Zener diode Z2 connected between its base and the conductor 26. A smoothing capacitor C3 is connected at the output of the regulated power supply, between the emitter of transistor T2 and conductor 26. As a non-limiting example, the voltage across Z1 can be 51V, while the voltage across Z2 is 15V.

Lorsque la tension d'alimentation présente entre les conducteurs 16 et 18 passe au-dessous de la tension de charge du condensateur C2, soit la tension du seuil de la diode Zener Z1 à laquelle s'ajoute la tension base émetteur du transistor Ti, la diode D6 empêche le condensateur C2 de se décharger à travers la résistance RI, et celui-ci continue à alimenter le circuit 24.When the supply voltage present between the conductors 16 and 18 goes below the charge voltage of the capacitor C2, i.e. the threshold voltage of the Zener diode Z1 to which is added the base emitter voltage of the transistor Ti, the diode D6 prevents capacitor C2 from discharging through resistor RI, and it continues to supply circuit 24.

Ainsi, le condensateur C2 sert de réservoir d'énergie, indépendant du condensateur Cl, destiné à alimenter le circuit 24 de détection et de temporisation pendant la durée de la temporisation.Thus, the capacitor C2 serves as an energy reservoir, independent of the capacitor C1, intended to supply the circuit 24 for detection and timing for the duration of the timing.

En fonctionnement normal le courant de polarisation de la base du transistor TA est fourni essentiellement par le courant traversant la diode Zener Z1 et le transistor T1 est alors saturé.In normal operation the bias current of the base of the transistor TA is provided essentially by the current passing through the Zener diode Z1 and the transistor T1 is then saturated.

Un diviseur de tension, constitué par deux résistances en série,
R3 et R4, est disposé entre les bornes de sortie de l'alimentation régulée, en parallèle sur le condensateur C3, de manière à fournir aux bornes de la résistance R4 une tension de référence V1 définissant le seuil de détection et le seuil de temporisation. Cette tension de référence V1 est appliquée sur les entrées positives de deux comparateurs 32 et 34. Les bornes d'alimentation de ces deux comparateurs sont connectées d'une part à la borne de sortie p-ositive de l'alimentation régulée, à savoir l'émetteur du transistor T2, et d'autre part au conducteur 18.A voltage divider, consisting of two resistors in series,
R3 and R4, is arranged between the output terminals of the regulated power supply, in parallel on the capacitor C3, so as to supply the terminals of the resistor R4 with a reference voltage V1 defining the detection threshold and the timeout threshold. This reference voltage V1 is applied to the positive inputs of two comparators 32 and 34. The supply terminals of these two comparators are connected on the one hand to the p-ositive output terminal of the regulated supply, namely l emitter of transistor T2, and on the other hand to conductor 18.

A l'entrée négative du premier comparateur 32 est appliquée une tension de mesure V2 représentative de la tension d'entrée du déclencheur. Cette tension V2 est obtenue au moyen d'un diviseur de tension, constitué par deux résistances en série, R5 et R6, disposé entre les conducteurs 16 et 26. Une diode Zener Z3, disposée en parallèle sur la résistance R6 protège l'entrée du comparateur 32. En fonctionnement normal, la tension de mesure
V2 est supérieure à la tension de référence V1 et la sortie du comparateur 32 est au niveau bas. La sortie du comparateur 32 est connectée par une résistance R7 à l'entrée négative du comparateur 34, elle-même reliée par un condensateur de temporisation C4 au conducteur 26.To the negative input of the first comparator 32 is applied a measurement voltage V2 representative of the trigger input voltage. This voltage V2 is obtained by means of a voltage divider, constituted by two resistors in series, R5 and R6, arranged between the conductors 16 and 26. A Zener diode Z3, arranged in parallel on the resistor R6 protects the input of the comparator 32. In normal operation, the measurement voltage
V2 is greater than the reference voltage V1 and the output of comparator 32 is at the low level. The output of comparator 32 is connected by a resistor R7 to the negative input of comparator 34, itself connected by a delay capacitor C4 to conductor 26.

En fonctionnement normal, la sortie du comparateur 32 étant au niveau bas, elle court-circuite le condensateur C4. La tension
V3 disponible sur l'entrée négative du comparateur 34 étant inférieure à la tension de référence V1 appliquée sur son entrée positive, la sortie du comparateur 34 est au niveau haut et permet la polarisation de la base du transistor T1 par la diode
Zener Z1.In normal operation, the output of comparator 32 being at low level, it short-circuits capacitor C4. Voltage
V3 available on the negative input of comparator 34 being lower than the reference voltage V1 applied on its positive input, the output of comparator 34 is at the high level and allows the bias of the base of transistor T1 by the diode
Zener Z1.

Une résistance de temporisation R8 est connectée entre la borne positive de l'alimentation régulée, émetteur du transistor T2, et l'entrée négative du comparateur 34. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 2, cette résistance est règlable, des résistances R9, R10, R11 pouvant par exemple être branchées en parallèle sur la résistance R8 par l'intermédiaire d'un commutateur 36. A timer resistor R8 is connected between the positive terminal of the regulated power supply, emitter of transistor T2, and the negative input of comparator 34. In the preferred embodiment shown in FIG. 2, this resistor is adjustable, resistors R9, R10, R11 can for example be connected in parallel to the resistor R8 via a switch 36.

Lorsque la tension de mesure V2 passe au-dessous du seuil de détection Vl, la sortie du comparateur 32 passe au niveau haut et le condensateur de temporisation C4 se charge à travers la résistance de temporisation.When the measurement voltage V2 falls below the detection threshold V1, the output of the comparator 32 goes high and the delay capacitor C4 charges through the delay resistor.

Tant que la tension V3 aux bornes du condensateur C4 reste inférieure au seuil V1, la sortie du comparateur 34 reste au niveau haut. Cependant, pendant cette période de temporisation du déclenchement, la tension d'alimentation aux bornes des conducteurs 16 et 18 passe au dessous de la tension de charge du condensateur-réservoir C2 et c'est celui-ci qui alimente le circuit 24.Le condensateur C2 se décharge donc et lorsque la tension à ses bornes est inférieure à la somme de la tension du seuil de la diode Zener Z1 et de la tension base - émetteur du transistor Ti, la diode Zener Z1 ne laisse plus passer de courant et la base du transistor T1 est alors polarisée par l'intermédiaire d'une résistance R12 connectée d'une part au conducteur 26 et, d'autre part, à émetteur du transistor T2, borne positive de l'alimentation régulée.As long as the voltage V3 across the capacitor C4 remains below the threshold V1, the output of the comparator 34 remains at the high level. However, during this tripping delay period, the supply voltage across the conductors 16 and 18 goes below the charging voltage of the capacitor-tank C2 and it is this which supplies the circuit 24. C2 therefore discharges and when the voltage across its terminals is lower than the sum of the threshold voltage of the Zener diode Z1 and the base voltage - emitter of the transistor Ti, the Zener diode Z1 no longer allows current to flow and the base of the transistor T1 is then biased via a resistor R12 connected on the one hand to the conductor 26 and, on the other hand, to the emitter of the transistor T2, positive terminal of the regulated power supply.

Au bout d'un temps prédéterminé, fixé par les valeurs des résistances et du condensateur de temporisation, la tension V3 aux bornes du condensateur C4 atteint le seuil de détection V1 et la sortie du comparateur 34 passe au niveau bas, bloquant le transistor T1. Le passage du niveau haut au niveau bas de la sortie du comparateur 34 constitue donc le signal de déclenchement.After a predetermined time, fixed by the values of the resistors and of the time delay capacitor, the voltage V3 across the terminals of the capacitor C4 reaches the detection threshold V1 and the output of the comparator 34 goes low, blocking the transistor T1. The passage from the high level to the low level of the output of the comparator 34 therefore constitutes the trigger signal.

Afin d'assurer avec une plus grande sécurité le blocage du transistor T1, il est possible de prévoir la disposition d'une diode (non représentée) en série dans le circuit émetteur de ce transistor. De façon classique, une diode Zener de protection ZO est disposée entre le collecteur du transistor T1 et le conducteur 18.In order to ensure with greater security the blocking of the transistor T1, it is possible to provide for the provision of a diode (not shown) in series in the emitter circuit of this transistor. Conventionally, a Zener protection diode ZO is disposed between the collector of the transistor T1 and the conductor 18.

La figure 3 représente plus en détail l'ensemble constitué par le circuit de régulation de tension 28, le condensateur-réservoir d'énergie C1 et le générateur de courant 30 alimentant la bobine 20 pendant la durée de la temporisation.FIG. 3 shows in more detail the assembly constituted by the voltage regulation circuit 28, the energy storage capacitor C1 and the current generator 30 supplying the coil 20 during the duration of the time delay.

Le condensateur-réservoir d'énergie est de préférence constitué par deux condensateurs C5 et C6 montés en parallèle, et alimentés par l'intermédiaire du circuit de régulation de tension 28.The energy storage capacitor is preferably constituted by two capacitors C5 and C6 mounted in parallel, and supplied via the voltage regulation circuit 28.

Le circuit de régulation de tension 28 comporte un transistor T3 dont l'émetteur est relié par une diode D7 à une extrémité des condensateurs C5 et C6, dont l'autre extrémité est connectée au conducteur 18. Le collecteur du transistor T3 est relié par deux résistances R13 et R14 en série au conducteur 38 relié à la cathode de la diode D1. Sa base est reliée par une résistance R15 au conducteur 38, par une diode Zener Z4 au conducteur 18, et par une résistance R16 à son émetteur. La base du transistor T3 est de plus reliée au point commun aux résistances R13 et R14 par une résistance R17 en série avec une diode Zener Z5.The voltage regulation circuit 28 includes a transistor T3, the emitter of which is connected by a diode D7 to one end of the capacitors C5 and C6, the other end of which is connected to the conductor 18. The collector of the transistor T3 is connected by two resistors R13 and R14 in series with the conductor 38 connected to the cathode of the diode D1. Its base is connected by a resistor R15 to the conductor 38, by a Zener diode Z4 to the conductor 18, and by a resistor R16 to its transmitter. The base of the transistor T3 is moreover connected to the point common to the resistors R13 and R14 by a resistor R17 in series with a Zener diode Z5.

Ainsi, le transistor T3 et la diode Zener Z4 assurent la régulation de la tension appliquée aux condensateurs-réservoirs
C5 et C6, la polarisation de la base du transistor T3 étant assurée par les résistances R15 et R16 et la résistance R14 limitant le courant de charge des condensateurs.Thus, the transistor T3 and the Zener diode Z4 regulate the voltage applied to the reservoir capacitors
C5 and C6, the polarization of the base of the transistor T3 being ensured by the resistors R15 and R16 and the resistor R14 limiting the charge current of the capacitors.

La diode D7 empêche la décharge des condensateurs à travers R15 et R16 lorsque la tension d'alimentation descend au-dessous de la tension de charge des condensateurs C5 et C6.Diode D7 prevents the capacitors from discharging through R15 and R16 when the supply voltage drops below the charging voltage of capacitors C5 and C6.

Dans le cas où la tension d'alimentation est élevée, par exemple 380V ou 480V, on peut utiliser un second transistor en série avec le transistor T3.In the case where the supply voltage is high, for example 380V or 480V, it is possible to use a second transistor in series with the transistor T3.

Le générateur de courant 30 est essentiellement constitué par un transistor T4 dont le collecteur est relié par une diode D8 aux condensateurs C5 et C6 et dont émetteur est connecté par une résistance R18 et une diode D9 au conducteur 38. Le collecteur et la base du transistor T4 sont connectés par une résitance de polarisation R19. La base du transistor T4 est de plus connectée au conducteur 38 par l'intermédiaire d'une résistance R20 en série avec une diode Zener Z6.The current generator 30 is essentially constituted by a transistor T4 whose collector is connected by a diode D8 to the capacitors C5 and C6 and whose emitter is connected by a resistor R18 and a diode D9 to the conductor 38. The collector and the base of the transistor T4 are connected by a polarization resistor R19. The base of transistor T4 is further connected to conductor 38 via a resistor R20 in series with a Zener diode Z6.

Une première extrémité de la bobine 20 est connectée au point commun à la résistance R2O et à la diode Zéner Z6. La seconde extrémité de la bobine 20, connectée au collecteur du transistor T7, est reliée au conducteur 38 par l'intermédiaire d'une diode
D10 en série avec une diode Zener Z7.A first end of the coil 20 is connected to the point common to the resistor R2O and to the Zener diode Z6. The second end of the coil 20, connected to the collector of the transistor T7, is connected to the conductor 38 via a diode
D10 in series with a Zener Z7 diode.

Soit I1 le courant fourni par le générateur de courant 30, c'est à dire le courant de décharge des condensateurs-réservoirs C5 et
C6 à travers le transistor T4. Si I2 désigne le courant fourni à la bobine 20 par le circuit redresseur 14, c'est à dire lue courant traversant la diode D1, le conducteur 38 et la résistance R20,
VZ6 la tension de seuil de la diode Zener Z6, VD9 la tension aux bornes de la diode D9 et Vbe la tension base-émetteur du transistor T4, il est facile de calculer la valeur du courant Il:
VZ6 - Vbe - VD9 - R20.I2 (1) I1 =
R18 + R20
En fonctionnement normal, le courant I2 fourni par le circuit redresseur 14 est tel que:: (2) R20 . I2 z VZ6 - Vbe - VD9 = cte
Dans ce cas le courant I1 de décharge des condensateursréservoirs est nul.Let I1 be the current supplied by the current generator 30, i.e. the discharge current from the capacitor-reservoirs C5 and
C6 through transistor T4. If I2 designates the current supplied to the coil 20 by the rectifier circuit 14, that is to say read the current passing through the diode D1, the conductor 38 and the resistor R20,
VZ6 the threshold voltage of the Zener diode Z6, VD9 the voltage across the diode D9 and Vbe the base-emitter voltage of the transistor T4, it is easy to calculate the value of the current Il:
VZ6 - Vbe - VD9 - R20.I2 (1) I1 =
R18 + R20
In normal operation, the current I2 supplied by the rectifier circuit 14 is such that :: (2) R20. I2 z VZ6 - Vbe - VD9 = cte
In this case the discharge current I1 of the reservoir capacitors is zero.

Par contre si le courant I2 s'annule, lorsque la tension à l'entrée du déclencheur s'annule, alors il ressort de l'équation (1) que:
VZ6 - Vbe - VD9 (3) Il = = cte
R18 + R20
Pour O bI2 (VZ6 - Vbe - VD9, la valeur de I1 est donnée par l'équation (1) et il est clair que la valeur de I1 augmente de O à la valeur prédéterminée fixée par l'équation (3) tandis que I2 passe de la valeur de seuil prédéterminée fixée par l'équation (2) à zéro.On the other hand, if the current I2 is canceled out, when the voltage at the input of the trigger is canceled out, then it follows from equation (1) that:
VZ6 - Vbe - VD9 (3) Il = = side
R18 + R20
For O bI2 (VZ6 - Vbe - VD9, the value of I1 is given by equation (1) and it is clear that the value of I1 increases from O to the predetermined value fixed by equation (3) while I2 goes from the predetermined threshold value set by equation (2) to zero.

Le générateur de courant 30 permet donc de fournir à la bobine, à partir de la tension aux bornes des condensateurs-réservoirs C5 et C6, un courant I7 constant, de valeur prédéterminée (équation (3)), lorsque lé courant I2 normalement fourni par le circuit redresseur 14 s'annule.De plus, le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 3 permet une commutation naturelle entre le fonctionnement normal du circuit dans lequel le courant I1 de décharge des condensateurs est nul et le fonctionnement à courant constant du générateur de courant lorsque le courant I2 est nul, le courant Il augmentant progressivement lorsque le courant I2 tombe au-dessous d'une valeur prédéterminée (équation (2)) et atteignant la valeur constante précitée lorsque I2 s'annule.The current generator 30 therefore makes it possible to supply the coil, from the voltage across the terminals of the reservoir capacitors C5 and C6, with a constant current I7, of predetermined value (equation (3)), when the current I2 normally supplied by the rectifier circuit 14 is canceled. In addition, the preferred embodiment shown in FIG. 3 allows natural switching between the normal operation of the circuit in which the capacitor discharge current I1 is zero and the constant current operation of the generator current when the current I2 is zero, the current Il gradually increasing when the current I2 falls below a predetermined value (equation (2)) and reaching the aforementioned constant value when I2 is canceled.

Ainsi, en fonctionnement normal, lorsque la tension d'entrée du déclencheur est supérieure à un seuil prédéterminé, l'interrupteur 22 étant fermé, le transistor T1 est saturé, la bobine 20 est alimentée par le circuit redresseur 14, et les condensateurs-réservoirs C2, C5 et C6 se chargent. Lorsque la tension d'entrée du déclencheur tombe au-dessous dudit seuil prédéterminé, cette baisse de tension est détectée par le circuit de détection et de temporisation 24 qui, au bout d'une durée prédéterminée de temporisation, envoie à la base du transistor T1 un signal de déclenchement entraînant le blocage de celui-ci.Thus, in normal operation, when the input voltage of the trigger is greater than a predetermined threshold, the switch 22 being closed, the transistor T1 is saturated, the coil 20 is supplied by the rectifier circuit 14, and the capacitors-reservoirs C2, C5 and C6 are loaded. When the trigger input voltage drops below said predetermined threshold, this drop in voltage is detected by the detection and timing circuit 24 which, after a predetermined duration of timing, sends to the base of transistor T1 a trigger signal causing it to lock.

Pendant toute la durée de la temporisation, dès que la tension d'alimentation du déclencheur, fournie par le redresseur 14, devient inférieure à la tension de charge de C2, c'est le condensateur C2 qui assure l'alimentation du circuit 24 de détection et de temporisation.Throughout the duration of the time delay, as soon as the supply voltage of the trip device, supplied by the rectifier 14, becomes lower than the charging voltage of C2, it is the capacitor C2 which supplies the detection circuit 24 and time delay.

De plus, dès que la tension d'entrée baisse, le courant I2 baisse également et dès qu'il passe au-dessous d'un seuil prédéterminé, les condensateurs C5 et C6 fournissent automatiquement un courant I1 qui est constant dès que I2 est nul.In addition, as soon as the input voltage drops, the current I2 also drops and as soon as it goes below a predetermined threshold, the capacitors C5 and C6 automatically supply a current I1 which is constant as soon as I2 is zero. .

Les formes d'onde des figures 4A à 4E illustrent le mode de fonctionnement du déclencheur.The waveforms in Figures 4A to 4E illustrate the mode of operation of the trigger.

La figure 4A représente la tension redressée V14 en sortie du circuit redresseur 14. Cette tension s'annule brusquement au temps tl. FIG. 4A represents the rectified voltage V14 at the output of the rectifier circuit 14. This voltage is suddenly canceled at time t1.

Avant le temps ti, la tension VC5 aux bornes des condensateursréservoirs C5 et C6 était sensiblement constante (la période de charge n'est pas représentée) comme représenté à la figure 4B. De même la tension VC2 aux bornes du condensateur C2 était sensiblement constante (figure 4C), tandis que la tension VC4 aux bornes du condensateur de temporisation C4 est nulle (figure 4D) et que le courant I3 parcourant la bobine 20 est sensiblement égal au courant nominal In de la bobine.Before time ti, the voltage VC5 at the terminals of the reservoir capacitors C5 and C6 was substantially constant (the charging period is not shown) as shown in FIG. 4B. Similarly, the voltage VC2 across the capacitor C2 was substantially constant (Figure 4C), while the voltage VC4 across the timing capacitor C4 is zero (Figure 4D) and the current I3 flowing through the coil 20 is substantially equal to the current nominal In of the coil.

Au temps tl , la tension d'alimentation Vi 4 s'annule brusquement, le condensateur de temporisation C4 se charge pendant une durée de temporisation prédéterminée T de manière fi atteindre le seuil V1 provoquant le signal de déclenchement au temps t2 (figure 4D). At time t1, the supply voltage Vi 4 is suddenly canceled, the delay capacitor C4 charges for a predetermined delay time T so as to reach the threshold V1 causing the trigger signal at time t2 (FIG. 4D).

Les condensateurs C2, C5 et C6 se déchargent pendant la durée T de la temporisation, le condensateur C2 assurant l'alimentation du circuit 24 et les condensateurs C5 et C6 se déchargeant à travers le générateur de courant 30 de manière à ce que le courant I3 traversant la bobine prenne très rapidement une valeur réduite, constante, légèrement supérieure au courant de décollement de la bobine. Dans un mode de réalisation préférentiel, le courant de décollement de la bobine étant égal à In/lO, le courant réduit constant fourni bar le générateur de courant 30 est voisin de
In/8 (figure 4E).The capacitors C2, C5 and C6 discharge during the duration T of the time delay, the capacitor C2 ensuring the supply of the circuit 24 and the capacitors C5 and C6 discharging through the current generator 30 so that the current I3 passing through the coil very quickly takes a reduced, constant value, slightly greater than the separation current of the coil. In a preferred embodiment, the detachment current of the coil being equal to In / 10, the constant reduced current supplied bar the current generator 30 is close to
In / 8 (Figure 4E).

Au temps t2, la tension VC4 atteint le seuil V1 et le circuit 24 envoie un signal de déclenchement bloquant le transistor T1, de manière à annuler très rapidement le courant parcourant la bobine et à provoquer le décollement du noyau de celle-ci et, en conséquence, l'actionnement du disjoncteur (non représenté) associé.At time t2, the voltage VC4 reaches the threshold V1 and the circuit 24 sends a tripping signal blocking the transistor T1, so as to very quickly cancel the current flowing through the coil and to cause the separation of the core thereof and, in Consequently, the actuation of the associated circuit breaker (not shown).

Le pilotage de la bobine à courant constant pendant la durée de la temporisation permet de réduire notablement la capacité des condensateurs-réservoirs. Cette caractéristique combinée a l'utilisation d'une bobine à courant de décollement réduit, voisin de In/lO, permet une réduction supplémentaire de la capacité de ces condensateurs.On peut démontrer qu'un déclencheur utilisant une bobine classique pour laquelle le courant de décollement est égal à la moitié du courant nominal et dans lequel la bobine est alimentée directement par un condensateur-réservoir, la résistance de la bobine étant de 3000 ohms, pendant une durée de la temporisation de 3s (figure 5A représentant la tension U aux bornes de la bobine, Un étant la tension nominale, Uc la tension de décollement de la bobine), la capacité C du condensateur-réservoir est au minimum de 1442/11F. Controlling the constant current coil for the duration of the time delay makes it possible to significantly reduce the capacity of the reservoir capacitors. This characteristic combined with the use of a coil with reduced separation current, close to In / 10, allows a further reduction in the capacitance of these capacitors. It can be demonstrated that a trip unit using a conventional coil for which the current of separation is equal to half of the nominal current and in which the coil is supplied directly by a reservoir capacitor, the resistance of the coil being 3000 ohms, for a duration of the time delay of 3s (FIG. 5A representing the voltage U at the terminals of the coil, Un being the nominal voltage, Uc the detachment voltage of the coil), the capacitance C of the capacitor-reservoir is at least 1442 / 11F.

Un déclencheur utilisant une bobine à courant de décollement réduit, égal In/lO (figure 5B), nécessite un condensateur réservoir dont la capacité n'est plus que de 434au F au minimum. A trip unit using a coil with reduced separation current, equal In / 10 (FIG. 5B), requires a reservoir capacitor whose capacity is no more than 434 at F minimum.

Avec un déclencheur utilisant une bobine à courant de décollement réduit, égal à In/lO, et dans lequel la bobine est commandée à courant constant (In/8) légèrement supérieur au courant de décollement pendant la durée de la temporisation (figure 5C), on peut montrer qu'un condensateur-réservoir dont la capacité est de 78,2ftF est suffisant.With a trigger using a coil with reduced separation current, equal to In / 10, and in which the coil is controlled at constant current (In / 8) slightly higher than the separation current during the duration of the time delay (FIG. 5C), it can be shown that a reservoir capacitor with a capacity of 78.2ftF is sufficient.

Une bobine à courant de décollement réduit ne diffère d'une bobine classique que par l'épaisseur de l'entrefer existant entre le noyau et la carcasse constituant le circuit magnétique de la bobine. Dans les bobines à courant de décollement réduit, l'épaisseur de cet entrefer est réduite par diminution de l'épaisseur de la rondelle d'anticollage en laiton, ou éventuellement par suppression totale de cette rondelle.A coil with reduced separation current differs from a conventional coil only in the thickness of the air gap existing between the core and the carcass constituting the magnetic circuit of the coil. In coils with reduced detachment current, the thickness of this air gap is reduced by decreasing the thickness of the brass anti-adhesive washer, or possibly by total removal of this washer.

Les condensateurs-réservoirs C5 et C6 n'interviennent que pendant la durée de temporisation et n'interviennent donc pas pendant le fonctionnement normal du réseau à surveiller. Ils n'ont donc aucune influence sur les valeurs nominales de courant et de tension normalement appliquées à la bobine et l'on peut donc utiliser des bobines ayant les memes bobinages et les mêmes parties mécaniques que les bobines instantanées classiques, la seule différence étant, dans le mode préférentiel de réalisation où la bobine a un courant de décollement réduit, l'épaisseur de la rondelle d'anticollage en laiton.The reservoir capacitors C5 and C6 only intervene during the delay time and therefore do not intervene during the normal operation of the network to be monitored. They therefore have no influence on the nominal values of current and voltage normally applied to the coil and it is therefore possible to use coils having the same windings and the same mechanical parts as conventional instantaneous coils, the only difference being, in the preferred embodiment where the coil has a reduced release current, the thickness of the brass anti-adhesive washer.

Il est classique de mettre une diode, dite diode de roue libre, en parallèle sur la bobine. Dans un mode de réalisation préférentiel, représenté sur la figure 3, un circuit constitué par une diode D10 en série avec une diode Zener Z7 et la résistance R20 est disposé en parallèle sur la bobine 20.It is conventional to put a diode, called a freewheeling diode, in parallel on the coil. In a preferred embodiment, shown in FIG. 3, a circuit constituted by a diode D10 in series with a Zener diode Z7 and the resistor R20 is arranged in parallel on the coil 20.

Lorsqu'il y a ouverture du circuit d'alimentation de la bobine 20, soit par blocage du transistor T1 après temporisation, soit par ouverture de l'interrupteur 22, le courant baisse rapidement dans la bobine mais la chute de tension initiale est limitée par la diode Zener Z7. La présence de la diode Zener Z7 augmente la vitesse de décroissance du courant au moment de l'ouverture.When the supply circuit of the coil 20 is opened, either by blocking the transistor T1 after time delay, or by opening the switch 22, the current drops rapidly in the coil but the initial voltage drop is limited by the Zener Z7 diode. The presence of the Zener Z7 diode increases the rate of decrease of the current at the time of opening.

En effet si VD désigne la tension aux bornes d'une diode de roue libre classique, lors de l'ouverture:
di (4) VD = L - + Ri
dt
L étant l'inductance de la bobine et R la résistance du circuit en
Avec le circuit selon la figure 3, on a:
di (5) VD + VZ = L - + Ri
dt
VD étant la tension aux bornes de la diode D10 et VZ la tension aux bornes de la diode Zener Z7.Indeed if VD designates the voltage across a conventional freewheeling diode, when opening:
di (4) VD = L - + Ri
dt
L being the inductance of the coil and R the resistance of the circuit in
With the circuit according to figure 3, we have:
di (5) VD + VZ = L - + Ri
dt
VD being the voltage across the diode D10 and VZ the voltage across the Zener diode Z7.

Il ressort des équations (4) et (5) que pour une même inductance, une même résistance, une même tension VD et un courant au moment du déclenchement identique, le terme L di/dt et en conséquence le terme di/dt au moment du déclenchement est plus important en présence de VZ et d'autant plus important que VZ est plus important . Ainsi, la présence de la diode Zener Z7 permet une décroissance plus rapide du courant parcourant la bobine au moment du déclenchement, et, en conséquence, une diminution du temps de décollement de la bobine.It emerges from equations (4) and (5) that for the same inductance, the same resistance, the same voltage VD and a current at the time of identical triggering, the term L di / dt and consequently the term di / dt at the time of triggering is more important in the presence of VZ and all the more important as VZ is more important. Thus, the presence of the Zener Z7 diode allows a faster decrease of the current flowing through the coil at the time of tripping, and, consequently, a decrease in the time of separation of the coil.

La figure 6 illustre cette caractéristique pour une ouverture du circuit d'alimentation par l'interrupteur 22, c'est à dire sans temporisation.FIG. 6 illustrates this characteristic for an opening of the supply circuit by the switch 22, that is to say without delay.

Dans le cas d'une bobine classique parcourue par un courant nominal In et dont le courant de décollement est In/2, en l'absence de diode Zener, après une ouverture au temps 0, le courant dans la bobine suit la courbe a et le décollement a lieu au point A, typiquement au bout de 30 ms.In the case of a conventional coil traversed by a nominal current In and whose separation current is In / 2, in the absence of a Zener diode, after an opening at time 0, the current in the coil follows the curve a and detachment takes place at point A, typically after 30 ms.

Dans le cas d'une bobine à courant de décollement réduit (In/lO), en l'absence de diode Zener, si au moment de l'ouverture, au temps 0, la bobine est parcourue par le même courant nominal In, le courant suit également la courbe a et le décollement a lieu seulement au point B, par exemple au bout de 120 ms. Il est évident que cet allongement du temps de décollement dû à 1 'utilisation d'une bobine à courant de décollement réduit n'est pas souhaitable. In the case of a coil with reduced separation current (In / 10), in the absence of a Zener diode, if at the time of opening, at time 0, the coil is traversed by the same nominal current In, the current also follows curve a and detachment takes place only at point B, for example after 120 ms. It is obvious that this extension of the release time due to the use of a coil with reduced release current is not desirable.

Il est remédié à cet inconvénient par l'utilisation de la diode
Zener Z7. En effet, en présence de cette diodè Zener, la bobine étant au moment de l'ouverture parcourue par le même courant nominal In, le courant suit alors la courbe b dont la pente au temps 0, correspondant à di/dt, est supérieure à la pente correspondante associée à la courbe a. De cette manière il est possible de ramener le temps de décollement (point C) pour une bobine à courant de décollement réduit à la valeur classiquement obtenue avec une bobine classique, soit 30 ms.This drawback is remedied by the use of the diode
Zener Z7. Indeed, in the presence of this Zener diode, the coil being at the time of the opening traversed by the same nominal current In, the current then follows the curve b whose slope at time 0, corresponding to di / dt, is greater than the corresponding slope associated with curve a. In this way it is possible to reduce the release time (point C) for a coil with reduced release current to the value conventionally obtained with a conventional coil, ie 30 ms.

Il est bien entendu que le même phénomène se produit lors de l'ouverture après temporisation. Dans ce cas cependant, le courant parcourant la bobine au moment de l'ouverture étant peu supérieur à la valeur du courant de décollement, la réduction du temps de décollement obtenue grâce a' l'utilisation de la diode
Zéner Z7 est moins significative. It is understood that the same phenomenon occurs during opening after delay. In this case, however, the current flowing through the coil at the time of opening being slightly greater than the value of the separation current, the reduction in separation time obtained by using the diode.
Zéner Z7 is less significant.

Claims

1. Timed undervoltage release for electric circuit breaker comprising: - two input terminals (10,12) to which a signal representative of the voltage to be monitored is applied, - a rectifier circuit (14) connected to the two terminals d 'input, - a detection and timing circuit (24) connected to the output of the rectifier circuit (14) and producing on its output (26) a trigger signal when the voltage to be monitored is below a predetermined threshold for a predetermined period, - a circuit breaker control coil (20) arranged in series with a controlled switch (T1) between the output terminals of a rectifier circuit, the control terminal of the controlled switch being connected to the output (26) of circuit 124) detection and time delay so as to interrupt the flow of current through the switch controlled when the trigger signal is applied to said control terminal, - a capacitor-reservoir (C1; C5, C6) charged by the rectifier circuit (1 4) and intended to supply the coil (20) for the duration of the time delay, trip device characterized in that it comprises means (3 connected between the capacitor-reservoir (C1; C5, C6) and the coil (20) for passing through the coil a constant current X, slightly greater than the separation current of the coil, during the duration of the time delay.

2. Trigger according to claim 1, characterized in that said means consist of a current generator (30% controlled by the current (I2) supplied to the coil (20) by the rectifier circuit (14) so as to supply the coil with said constant current (11) when the current (I2) supplied to it by the rectifier circuit is zero.

3. Trigger according to claim 2, characterized in that said current generator (30) comprises a transistor (T4) whose emitter-collector junction is arranged in series, via a diode (D8), with the reservoir capacitor (Ci; C5, C6) between the output terminals of the rectifier circuit (14) and the base of which is biased by a resistor (R20) in series with a Zener diode (Z6), the coil (20) and the switch control (T1) being connected in series to the output terminals of the rectifier circuit (14) via said resistor (R20).

4. Trigger according to any one of the preceding claims, characterized in that the capacitor-reservoir (C1; C5, C6) is connected to the output terminals of the rectifier circuit (14) via a circuit (28) voltage regulation.

5. Trigger according to any one of the preceding claims, characterized in that the coil (20) is a coil with reduced separation current.

6. Trip device according to claim 5, characterized in that the separation current of the coil is close to In / 10, In being the nominal current of the coil.

7. Trigger according to claim 6, characterized in that the constant current (I1) supplying the coil during the duration of the time delay is close to In / 8.

8. Trigger according to any one of the preceding claims, characterized in that a diode (D10) in series with a Zener diode (Z7) is arranged in parallel with the coil (20).

9. Trigger according to any one of the preceding claims, characterized in that the detection and timing circuit (24) comprises a first comparator (32) receiving on a first input a reference voltage (Vi) and on a second input a measurement voltage (V2) representative of the voltage to be monitored, the output of the first comparator (32) being connected to a first input of a second comparator (34), the first input of which also receives said reference voltage (V1), the first input of the second comparator being connected to a capacitor (C4) charging when the measurement voltage (V2) is lower than the reference voltage (V1), the output of the second comparator constituting the output of the detection circuit (24) and time delay.

10. Trigger according to any one of the preceding claims, characterized in that a capacitor (C2) charged by the rectifier circuit (14) is disposed at the input of the detection and timing circuit (24) so as to supply the latter for the duration of the time delay.