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DISPOSITIF POUR LE COUPLAGE, AVEC ISOLATION GALVANIQUE,
DE TYPE "A COUPURE CERTAINE".
La présente invention concerne un dispositif pour le couplage, avec isolation
galvanique, de type "à coupure certaine" de deux circuits électriques.
Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, à la réalisation de
couplages pour la transmission par courants porteurs de signaux à fréquence
élevée (moyenne ou haute fréquence), entre plusieurs réseaux de distribution
de courant électrique éventuellement indépendants les uns des autres : Grâce à
ces couplages, il devient possible d'organiser des échanges d'informations
entre des modules d'émission et/ou réception connectés en des points
quelconques de réseaux différents.
En particulier, (invention pourra être utilisée dans un dispositif servant à
effectuer la commande et la surveillance à distance des ampoules d'un réseau
d'éclairage public, tel que celui qui est décrit dans le brevet FR No 95 05748
du 12 mai 1995 déposé au nom du Demandeur.
On sait que ce dispositif fait intervenir, à proximité de chacune des lampes à
décharge équipant les candélabres, un moyen d'émission/réception par courant
porteur de messages véhiculés par les lignes électriques d'alimentation de ces
candélabres, ces messages provenant ou étant transmis à destination des
3o moyens d'émission/réception associés à d'autres candélabres et/ou d'un
poste
central de contrôle et de commande.
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Les moyens d'émission/réception associés à une lampe sont couplés, d'une
part, à un dispositif de commande d'allumage et d'extinction de la lampe, en
fonction de consignes émises par le poste central et, d'autre part, à un
circuit
de détection des défaillances de la lampe qui élabore s'il y a lieu, un signal
de
défaillances à destination du poste central.
Le réseau électrique destiné à assurer (alimentation des candélabres fait
habituellement intervenir au moins un poste électrique de transformation
permettant de transformer le courant électrique haute tension qu'il reçoit en
courant électrique triphasé basse tension destiné à alimenter un ensemble
d'armoires de distribution électrique pour parties affectées à (éclairage
public.
Chaque armoire de distribution pour (éclairage reçoit en entrée le courant
électrique triphasé et alimente une série de lignes électriques en basse
tension
monophasée. Chacune de ces lignes assure (alimentation d'une pluralité de
candélabres successifs équipés conformément au dispositif selon l'invention.
Lorsque ce réseau électrique est complexe et comprend plusieurs postes de
transformation reliés chacun à une pluralité d'armoires électriques, les
lignes
2o électriques alimentées par des postes de transformation différents sont
isolées
les unes des autres vis-à-vis des courants haute fréquence et né peuvent pas
communiquer les unes avec les autres par courant porteur.
Pour pouvoir assurer une telle communication entre deux lignes alimentées par
des postes de transformation différents, il est alors nécessaire de prévoir un
dispositif de couplage apte à assurer une transmission des signaux haute
fréquence entre ces deux lignes tout en garantissant une isolation parfaite
pour
les courants basse fréquence véhiculés par les deux lignes.
Or, il s'avère que compte tenu des niveaux de tensions véhiculées par ces
lignes et des risques encourus par les opérateurs chargés de (installation et
de
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la maintenance de ces dispositifs de couplage (courts-circuits - électrocution
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chocs électriques) il est souhaitable que les conducteurs électriques de
liaison
connectés aux deux lignes soient séparés les uns des autres de manière à
garantir une isolation suffisante, et à faciliter fidentification de ces
conducteurs et donc à supprimer tout risque de confusion entre ces derniers.
Toutefois, ces différents problèmes subsistent au voisinage des dispositifs de
couplage vers lesquels convergent les conducteurs électriques de liaison.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces
inconvénients et à résoudre ces problèmes grâce à des dispositifs de couplage
spécialement conçus pour respecter ces exigences de sécurité.
Elle propose donc à cet effet un dispositif de couplage électromagnétique
comprenant deux circuits séparés pouvant constituer alternativement un circuit
primaire et/ou un circuit secondaire, ces deux circuits étant séparés (un de
(autre par une matière électriquement isolante au travers de laquelle
s'effectue
le couplage.
Selon (invention, ce dispositif est caractérisé en ce que ladite matière
isolante
est optiquement transparente de manière à ce que l'on puisse constater
visuellement la séparation entre les deux circuits.
Ainsi, ladite matière isolante pourra consister en du verre ou en une matière
plastique transparente présentant deux faces parallèles opposées contre
lesquelles sont disposés les deux circuits du dispositif de couplage.
Avantageusement, ce dispositif de couplage pourra être de type
électromagnétique et comprendre deux enroulements (un par circuit) accordés
à la fréquence des signaux haute ou moyenne fréquence à transmettre.
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Chacun de ces enroulements pourra être inclus dans un circuit de filtrage
passe
haut ou passe bande, présentant une impédance minimum à la fréquence des
susdits signaux et une impédance maximale à la fréquence du courant
alternatif des lignes auxquelles ce circuit est connecté.
Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre
d'exemples
non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 est une représentation schématique de (architecture d'un
1 o réseau de distribution d'électricité équipé d'un dispositif de commande
et de surveillance d'un éclairage public ;
La figure 2 est un schéma électrique d'un dispositif de couplage ;
La figure 3 est une coupe axiale schématique d'un premier mode
d'exécution du dispositif de couplage ;
La figure 4 est une vue en perspective de ce dispositif ;
La figure 5 est une coupe schématique d'un deuxième mode d'exécution
du dispositif.
Tel que représenté sur la figure 1, le réseau comprend deux postes électriques
indépendants 1, 2 permettant chacun de transformer l'électricité en haute
tension qu'ils reçoivent, en un courant triphasé basse tension (220 V). Ces
postes 1, 2 servent à alimenter deux ensembles d'armoires de distribution
électrique 61, 62 - 6'1, 6'2 dont certaines (par exemple les armoires 61 et
f2)
sont affectées à (éclairage public.
L'armoire 61 reçoit en entrée le courant basse tension triphasée, et alimente
un
ensemble de lignes électriques 7 en basse tension monophasée. Chacune de
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ces lignes 7 comprend deux fils 15, 16 permettant d'alimenter une pluralité de
lampes à décharge associées chacune à un dispositif de commande et de
surveillance 10.
Ce dispositif 10 est conçu pour émettre et recevoir des informations par
courant porteur, en modulation de phase, par exemple à une fréquence de
132 KHz, via les lignes 7 du réseau de distribution électrique, pour
communiquer avec un poste central 3 connecté ici à fane des lignes d'une
autre armoire de distribution électrique 6'2 qui alimente des lignes
électriques
17 indépendantes des lignes 7. A cet effet, le poste central 3 est équipé d'un
calculateur 5, connecté à la ligne 17, par (intermédiaire d'un module
d'interface 4.
Comme précédemment mentionné, (invention a pour but de permettre
notamment la communication entre le poste central 3 et les dispositifs de
commande et de surveillance 10 associés aux lampes à décharge alimentées
par les lignes 7 et 17 connectées aux armoires de distribution 61 et 6'Z. A
cet
effet, elle prévoit d'effectuer un couplage reliant les conducteurs 15, 16, de
l'une des lignes 7 aux conducteurs de l'une des lignes 17 raccordés à
l'armoire
de distribution 2.
Ce couplage est assuré par un coupleur 18 représenté schématiquement sur la
figure 1 par un quadripôle connecté par deux de ses bornes B1, B2 aux deux
conducteurs 15, 16, et par ses deux autres bornes B3, B4 aux conducteurs 20,
21 de la ligne 17.
Dans (exemple représenté sur les figures 2 à 4, ce coupleur fait intervenir
deux
bobines E1, E2 disposées en regard fane de l'autre, chacune de ces bobines E1,
EZ étant connectée aux deux conducteurs 15, 16 - 20, 21 de la ligne
correspondante par l'intermédiaire de deux conducteurs de liaison et d'un
circuit de filtrage comprenant un ensemble inductance L1, LZ/condensateur en
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série Cl, C2 et un condensateur en parallèle C'l, C'2. Ce circuit constitue,
avec
la bobine E1, E2, un filtre passe bande dont la bande passante est centrée sur
la
fréquence des signaux échangés entre le poste central et les dispositifs de
commande et de surveillance des lampes 10 (par exemple 130 KHz).
Dans cet exemple, chacune des bobines E1, E2 est réalisée par enroulement
d'un fil conducteur autour d'un noyau de ferrite Nl, N2. Les deux bobines El,
E2 sont axées parallèlement fane par rapport à l'autre et sont respectivement
montées sur deux disques de circuit imprimé coaxiaux D1, D2 axés
perpendiculairement aux bobines E1, E2. Chacun de ces circuits imprimés D1,
D2 porte (inductance et les deux condensateurs du circuit de filtrage.
Les deux disques de circuits imprimés D1, D2, munis de leurs composants,
sont logés dans deux manchons tubulaires M1, M2 par exemple en chlorure de
polyvinyle (PVC) disposés coaxialement fan en regard de (autre et séparés
fan de (autre par une rondelle épaisse R réalisée en une matière transparente
électriquement isolante.
La fixation de l'ensemble est assurée
- d'une part, par collage des bords en regard des manchons M1, MZ sur les
faces opposées de la rondelle R, et
- d'autre part, par des vis Vl, VZ en matière électriquement isolante qui
s'étendent axialement dans les manchons MI, M2 en passant par des
orifices coaxiaux prévus dans la rondelle R et dans les circuits imprimés
D1, D2 ; les têtes de ces vis Vl, V2 viennent en appui sur la face extérieure
de fan des circuits imprimés D2, tandis que des écrous vissés sur les
extrémités filetées des vis viennent porter sur la face extérieure de (autre
circuit imprimé D1, (écartement entre les circuits imprimés et la rondelle R
est imposé par des entretoises tubulaires ET par lesquelles passent les vis
V 1, Vs.
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Du côté opposé à la rondelle R, le volume délimité par le circuit imprimé D1,
D2 et le manchon tubulaire Ml, M2 permet le passage des fils de liaison FLI,
FL2. Ce volume peut être comblé par une matière d'enrobage garantissant
l'étanchéité de (ensemble.
Une fois monté, le dispositif de couplage présente une forme cylindrique
présentant deux portions opaques P1, P2 contenant chacune un circuit de
couplage respectif. Ces deux portions P1, PZ sont séparées par une portion
transparente P3 de plus grand diamètre constituée par la rondelle R.
Ainsi, un opérateur pourra vérifier visuellement (isolation entre les deux
circuits de couplage. En séparant physiquement les conducteurs de liaison
respectivement connectés aux deux extrémités des dispositifs de couplage, on
écarte en outre toute possibilité d'erreur de câblage et on garantit une
parfaite
isolation entre ces conducteurs.
Dans l'exemple représenté sur la figure 5, les bobines comprennent chacune un
enroulement E'1, E'Z réalisé autour du noyau central de pots de ferrite PF1,
PF2
de section en forme de E.
Les deux pots de ferrite PFi, PFZ sont disposés coaxialement en regard l'un de
(autre du côté opposé à leurs fonds FD1, FD2, et sont séparés (un de (autre
par
un disque en matière transparente DT.
La fixation de (ensemble est obtenu par collage des faces radiales des deux
pots sur les deux faces parallèles opposées du disque.
Bien entendu, (invention ne se limite pas à la commande et à la surveillance
d'un éclairage public. Elle peut être utilisée dans de nombreux circuits à
courant porteur, notamment entre les postes d'émission et/ou de réception et
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les lignes de distribution de courant électrique utilisées en tant que lignes
de
transmission.
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