Protection des réseaux électriques. la deuxième partie

Défauts dans un réseau électrique: On peut classifier les défauts qui arrivent dans les réseaux électriques en deux catégories, les défauts en parallèle et celles en série. Les types de la première classe sont les défauts phase (ligne à terre) ou LT, ligne à ligne (LL), LLT, LLLT et LLL .En général le plus sévère, est le dernier et le plus souvent est le premier. Les exemples de la deuxième classe (circuit ouvert) sont fusible sauté (fondu) et borne/cosse/extrémité dans une ou deux phases des trois phases. Tous ces défauts causent l'écoulement de courant anormal des sources au point de défaut. Le niveau et la durée du courant de défaut qui viennent des moteurs (d'induction et synchrone) et des condensateurs va varier selon leurs conceptions et le parcours (trajet) du courant de défaut. Le courant de défaut peut être positive (composante directe, en phase), négative (composante inverse, en inversion de phase), homopolaire ou même une combinaison de deux ou les trois courants, fonction du type de défaut. Associé avec le courant (de défaut), il y a toujours des variations dans la tension de réseau. Ces variations affectent les charge du réseau négativement et peuvent faire la condition de défaut pire. On prend quelques mesures pour réduire les risques d'avoir des défaut (soit en série soit en parallèle) sur le réseau électrique. Les exemples de ces mesures sont:- le montage des parafoudres sur les lignes aériennes de répartition, dans les réseaux de distribution souterrains et dans les postes de transformation pour diminuer les chances de claquage d'isolant et le contournement quand la foudre frappe (direct ou indirect). - le lavage des isolateurs (montage a l'extérieur) et le nettoyage des matériaux isolants (montage a l'intérieur) pour éliminer la contamination qu'est une raison principale des défaillances dans les réseaux électrique. - la couverture des raccords/cosse de câble, les extrémités et les branchements avec de ruban isolant et enveloppe de caoutchouc ou d'autre isolants.- la surveillance continue de surcharge et surtension dans le réseau et les élimination de ces anomalies dans le plus court temps possible.- la préparation d'un plan d'entretien préventif et l'adhérence au plan. Malgré toutes ces mesure, les défaut existent dans les réseaux électriques. Les divers facteurs qui causent les courts circuit dans les systèmes de distribution: Les raisons de défauts sont nombreuse. On peut classifier dans des raisons dues a isolateurs, des raisons électriques, mécaniques ou thermique. Quelques raison sont: le vieillissement des isolateurs, isolateurs défectueux, montage impropre des isolateurs, des foudres, surtensions temporaires, surtension de manœuvre, du vent (qui réduit la distance d'isolement), neige et glace, la contamination des isolateurs, longue durée de surtension et de surcharge, application fautive des appareils et dispositifs, le manquement de surveillance et entretien préventif, des animaux, rongeurs et insectes. Les dispositifs principaux d'un système de protection: On utilise de relais de protection avec les dispositifs d'isolation pour mettre hors circuit la zone qui a le défaut. Les composants qui font un systeme de protection sont: le relais (de protection, temporisé, auxiliaire, programmable), transformateurs de courant et de tension, dispositifs d'isolation (disjoncteurs et interrupteur- sectionneur), des accumulateurs ou de transformateur de commande, des câbles et de fils de commande. Une classification des relais électromécaniques: On peut classifier les relais qui fonctionnent sur des bases électromagnétiques en trois classes les relais de l'attraction magnétique, les relais de l'induction magnétique et les relais de type D'Arsonval. Il y a un autre type de relais électromécanique, mais son fonctionnement est basé sur des principes thermiques, ce sont les relais thermiques. On peut diviser le premier type entre les relais d'électroplongeur, les relais d'electroaimant à noyau fixe et celles d'electroaimant polaire (cylindrique). Le deuxième type est divisé entre le relais de disque à induction et coupe à induction. D'autre part, on construit les relais transistorisés des composantes semi-conducteurs, des circuits logiques, des amplificateurs opérationnels, des circuits intégrés, des multivibrateurs et des détecteurs de

niveau de tension. Les composantes principales des relais de microprocesseurs sont les convertisseurs (analogue à numérique et vice versa), les multiplexeurs, les circuits d'échantillon, les microprocesseurs, les mémoires volatile (RAM) et non-volatile (ROM), les relais de sortie, les transformateurs (capteurs) d'entrée. L'élément électro-plongeur: L'ensemble d'une bobine excitatrice et d'une armature de fer libre de se déplacer à l'intérieur de la bobine constitue un électro-plongeur. Les piéces principales d'un relais qui utilise cette mécanisme sont: châssis magnétique, la bobine cylindrique, le noyau réglable, les contacts fixes, les contacts mobiles, le plongeur (qui a les contacts mobiles) et le ressort hélicoïdal. La force requise pour bouger le plongeur est proportionnelle a la carré de courant. La présence de l'entrefer (mis entre le deux pièces du noyau) permet le rapport relâcher a reprise de l'augmentation de 40% ou moins jusqu' au 90%. On utilise cette conception dans les circuit de courant alternatif et continu. On peut trouvez ces éléments dans les relais de protection instantanés contre la surintensité, la surtension et la sous-tension. On ajoute dans ces éléments des shunts réglables de flux pour améliorer sa précision.

L'élément électro-aimant à clapet (à noyau fixe): Pour l'application de cc, les composantes principales sont le châssis en fer magnétique de forme U, la bobine, le noyau (réglable ou fixe), l'armature sur gonds (de l'autre coté est restreinte de bouger avec un ressort), les contacts fixes et mobiles. Pour l'application de ca, on monte les spires de décalage/retard (sur le pôle) pour créer le déphasage nécessaire dans les flux et réduire le ronflement. On trouve la plupart de ces unités dans les relais auxiliaires et les relais de protection (les contacts auxiliaires font avec les contacts principaux des relais de protection un circuit en parallèle). Le couple développé sur l'armature est proportionnel à la carrée de courant qui passe dans l'enroulement de la bobine. Cet élément contient un voyant. Electro-aimant polaire (cylindrique): Les composantes principales sont les bobines, un aimant permanent, l'armature sur gonds (montée au centre de la structure, cerné avec l'enroulement), des shunts magnétiques et des contacts. Ces unités fonctionnent avec des circuits de cc et aussi avec des circuits ca (au moyen d'un redresseur à double alternance). Quelques éléments ont deux bobine, un pour le faire fonctionner et l'autre pour le faire restreindre. L'élément de disque magnétique à induction: Les principes de fonctionnement de cet élement sont bases sur les principes de wattheure mètre. Le rotor du wattheure mètre est un disque en aluminium. L'axe est une tige métallique qui tourne librement dans les paliers situés dans le châssis du wattheure mètre. Il y deux types de palier qui sont roulement à billes ou vis à pierre. Les pieces principales de roulement à billes sont: la chemise de protection, la bille, la pierre supérieure et la pierre inférieure. Il y a un autre type de suspension, c'est la suspension magnétique. Les pièces principales sont: les pièces de guidage qui conservent la centrage de l'axe, mais ne fourni pas n'importe quelle support au rotor), palier de guidage, aimant de l'intérieur et aimant de l'extérieur. Le palier de guidage contient la traverse de guidage, la cheville et la vaseline blanche. Le rotor est un électro-aimant avec deux jeux d'enroulements (bobines). La forme du noyau fourni la distribution du flux requise. Le disque tourne dans l'entrefer de l'assemblage de l'électro-aimant. Nous supposons que la source monophasée alimente une charge de résistance La tension de la source est appliquée sur la bobine de tension (potentiel) et le courant passe dans la bobine de courant (est égal au courant qui passe dans la charge). Ce courant

produit un flux alternatif qui traverse le disque en aluminium, induisant dans celui-ci une tension et par conséquent un courant de Foucault (eddy). D'autre part, la bobine de potentiel produit un autre flux alternatif qui viens croiser le courant de Foucault. Le disque est soumis à un couple qui est proportionnel á la tension de la ligne et le courant qui s'écoule dans la charge. Donc, le couple est proportionnel a la puissance active transportée dans le circuit. La conception de ces types de relais est basée sur les principes de wattheure metre ou le pôle (ombré) de déphasage (bague de déphasage). L'unité qui fonctionne sur les principes de la bague de déphasage comprend les pièces suivantes: le support magnétique, le disque, la bobine, la bague de déphasage ombrage (un anneau encercle une piece du pôle). On peut remplacer l'anneau avec des spires de retard (décalage). L'anneau (ou les spires) produit le déphasage entre les deux flux. Ce déphasage produit le couple qui tourne le disque. Les composantes principales du support magnétique sont: l'électro-aimant, les bouchons magnétiques (pour contrôler le degré de la saturation de fer), l'aimant permanent fixe, le shunt (garde) réglable qui amortit la rotation du disque. Le ressort a tension, l'aimant/garde d'amortissement et les bouchons magnétiques permettent le réglage indépendant des caractéristiques des unités de déclenchement inverse (de surintensité/temps). L'élément de coupe magnétique a induction: Cet unité va avoir 4 ou plus électro-aimant, un noyau en fer fixe qui on place entre ces électro-aimant. Le rotor est une coupe (cylindre) creuse. Ce rotor tourne librement dans l'entrefer qui est entre les électro-aimant et le noyau de fer. Le noyau de fer est situé dans le rotor. Quand les électro-aimant sont excités, les flux induisent des tensions dans le rotor et en conséquence les courants de Foucault. L'interaction d'un courant de Foucault avec l'autre flux et vice versa produisent le couple qui tourne le disque.

L'élément D'Arsonval: La plupart des voltmètres et des ampèremètres à courant continu (cc) contiennent un élément de base appelé mouvement D'Arsonval. Il consomme très bas niveau de puissance d'entrée en cc. La sortie des dispositifs comme les shunts, les ponts ou les redresseurs débite ces éléments. Il comprend les parties suivantes: le support, l'aimant permanent, la bobine mobile, deux ressorts en spirale, le noyau de fer cylindrique et les pièces d'écartement (entretoise). Quand la bobine mobile dans l'entrefer est excitée, réagit avec le flux qui vient de l'aimant permanent et tourne. Relais thermique: Il se compose d'un élément di-métallique. Chaque un des deux métaux a un coefficient de température diffèrent que l'autre. L'une des deux éxtrimés est fixe et l'autre est laissée libre. Quand la température de la pièces de bi-métallique est élevée a cause du courant qui écoule dans

la charge (la condition de la surcharge), l'extrémité de bi-métallique se courbe. A ce moment les contacts de relais sont fermés (ou ouverts).Ils commencent une alarme, déclenchent un disjoncteur, ouvrent un contacteur ou agissent un relais auxiliaire. Le relais thermique triphasé (qui protège le moteur contre les surcharges) comprend trois éléments chauffants montés respectivement en série avec chacun des fils de la ligne et un contact normalement fermé. Le déclenchement (ouverture de contact) se fait après un temps d'autant plus court que le courant de surcharge est plus grand. Les réseaux de séquence: Tel réseaux (avec trois courant ou tension d'entrée) peuvent fournir un débit qui est proportionnel au courant (ou tension) homopolaire, courant (ou tension) direct (en phase), courant (ou tension) inverse (en inversion de phase). Quand les trois TC sont branchés en parallèle, les trois courants (le résultat) égalent la composante de courant homopolaire. Lorsque les secondaires des TTs sont raccordées en série et les primaires en etoile avec le neutre mis à la terre, la tension débitée &eavute;gale 3 fois la composante de tension directe. Les deux autres réseaux de séquence sont débités des TC ou TT. Le premier est alimenté des TC des phases et du neutre. La tension (monophasé) de sortie est proportionnelle au courant direct, au courant inverse ou au courant composite de courant direct, courant inverse et homopolaire du circuit surveillé. Le deuxième type de réseau de séquence est raccordé aux bornes de TT. Les TTs sont monté en V (triangle ouvert), la sortie de ce réseau est proportionnelle au tension direct ou inverse du circuit surveillé.

Composantes semi-conducteur: La diode: La diode est une valve électronique possédant deux bornes appelées anode et cathode. Elle est une P-N jonction. Si l'on applique une tension (courant continu) aux bornes de la diode (de sorte que l'anode soit légèrement positive par rapport à la cathode), il s'établit immédiatement un court-circuit entre les deux bornes de la diode. Lorsqu'on applique une tension aux bornes de la diode de sorte que l'anode soit négative par rapport à la cathode, la diode continuer a agir comme un interrupteur ouvert (elle polarisée dans le sens inverse). Il existe une limite à la tension inverse que peut supporter une diode. Si l'on dépasse cette limite, la diode commence à conduire dans le sens inverse. Quand la diode conduit au sens conducteur, les électrons dans l'élément N vont écouler vers la jonction du coté de l'élément P. Les trous (absence de les électrons) va bouger par le déplacement et le courant commence à débiter. La diode zener: La résistance dynamique d'une diode zener montée en inverse (la cathode reliée a un potentiel plus éléve que l'anode) est faible: au delà de la tension de seuil de zener, sa caractéristique inverse est presque vertical (la caractéristique directe est analogue a celle d'une diode). La jonction recouvre son état de blocage lorsque la tension inverse chute moins que la tension de seuil de zener. On utilise la diode zener pour supprimer la surtension dans les circuits électriques/électronique grâce a sa

caractéristique de la tension de seuil de zener. La diode à 4 couches:On utilise ce type de diode pour obtenir des impulsions électriques des sources de courant continu. La diode à tunnel: Elle permit la passage du courant a tre basse tension. Le courant attend le crête, après il commence a diminuer avec l'augmentation de la tension. Quand la tension continue a augmenter, le courant commence une autre fois a augmenter.

Le transistor: Si une pièce de cristal de silicone est dopée avec le même type d'impureté (en faible concentration) aux deux bout de la piéces et la section centrale a des caractéristiques différentes que les deux bouts, nous avons en main un transistor. Les deux extrémités (bornes) sont désignés émetteur et collecteur. La partie centrale s'appelle la base. Selon les matériaux (de émetteur, collecteur et base) utilisés quand le transistor a été fabriqué, le transistor peut etre un NPN ou PNP. La grandeur de l'émetteur est différent que le collecteur et le dopage de l'impureté dans l'émetteur est plus élevé que dans le collecteur. Les trois dispositions des transistors sont: l'émetteur commun, le collecteur commun (émetteur suiveur) et la base commune. L'émetteur commun est souvent utilisé comme un amplificateur grace à son haut gain. On utilise l'émetteur commun dans les relais comme un interrupteur. Avec sa polarisation en direct, le transistor s'établit du courant et s'agit comme un interrupteur dont les contacts sont fermés. Avec sa polarisation en inverse, il agit comme un interrupteur ouvert.

Le thyristor: Il est 4 couches type p et type n semi-conducteur de type cristal de silicone, réciproqué formant trois jonctions p-n. Le thyristor est une valve dont on peut commander la conduction de courant. Comme la diode il possède une anode et une cathode, main en plus il possède une troisième

électrode appelée gâchette (électrode de commande). La gâchette permet de retarder l'amorce de la conduction. Lorsque l'anode est positive par rapport à la cathode, on peut permettre ou interdire l'amorçage de la conduction selon la polarité de la tension appliquée entre la gâchette et la cathode. Pour amorcer la conduction, deux conditions sont nécessaires: l'anode doit être positive par rapport a la cathode et un courant doit entrer dans la gâchette pendant quelques microsecondes (une impulsion positive). La chute de tension au sens direct et environ 1-2 volt. Il est robustes, d'encombrement minimal et possède une longue vie. Une fois la conduction amorcée, la gâchette perd tout contrôle et la conduction ne cesse que lorsque le courant anodique redevient nul. Il y a trois méthodes afin de réduire le courant anodique. Les trois méthodes sont: la commutation de charge, de ligne ou forcée. Le thyristor GTO: Comme le thyristor, on peut le mettre en conduction avec une impulsion positive appliquée a la gâchette. Mais il est comme le transistor, on n'a pas besoin d'un circuit de commutation pour mettre hors circuit le thyristor. Une impulsion négative a la gâchette égale le courant de charge est suffisante à mettre le thyristor hors circuit (cesser le courant écoulant dans le thyristor). Le transistor unijonction: On utilise ce transistor pour obtenir les impulsions d'un source de courant continu. Il comprend deux bases et un émetteur. Le transistor commence a conduire lorsque la tension appliquée entre les bornes émetteur et base # 1 atteint la valeur crête. Quand la tension diminue jusqu' au niveau minimal, le transistor cesse de conduire du courant. Le transistor bipolaire: Quand le courant de la base est nul, le transistor est comme un interrupteur ouvert et aucun courant débit entre le émetteur et le collecteur. Pour amorcer la conduction du transistor, la tension convenable est appliquée entre l'émetteur et la base. Pour maintenir la conduction entre l'émetteur et le collecteur ou au sens inverse (selon le type du transistor), on doit laisser la base raccordée a; la source d'électricité. Le transistor à effet de champ: Le transistor à effet de champ à jonction est un transistor unipolaire. Les transistors unipolaires fonctionnent avec un seul type de charges, les trous ou les électrons (les transistors bipolaires fonctionnent avec les deux types de porteurs, les trous et les électrons). Les trois bornes sont le drain, la source et la grille. Il permet de commander un grand couranr drain-source à l'aide d'une tension de commande grille-source. Circuits logiques:

La porte ET: La sortie de ces circuits logiques est l'un ou le zero. Si le circuit a deux bornes d'entrée et un signal est applique a chaque borne d'entrée, la borne de sortie sera avoir un signal de sortie (1 logique). Les composantes électroniques qui font ces portes en forme des circuits intégrés sont: les diode, les transistors et les résistances. La porte OU: Avec deux bornes d'entrée, si un signal est mis sur n'importe quelle borne d'entrée, la borne de sortie a un signal de sortie. La porte NON: Cette porte viens avec 2 bornes un d'entrée et l'autre de sortie. Si la borne d'entrée a 1 logique (un signal d'entrée), la borne de sortie sera nul (0 logique) et vice versa. La porte NON ET (nand) et NON OU (nor): Cette porte contient une porte ET (ou OU) et en sé rie avec elle une porte NON. Cette porte inverse le signal de sortie de la porte ET ou OU, qui est le signal d'entrée de la porte NON. La porte de retard (temporisé): On utilise cette porte pour fournir un retard avant de coupure ou/et établir le courant du circuit. Le temps peut être fixe ou réglable. Si un signal est mis sur la borne d'entrée de cette porte et après le temps prédéterminé écoule, la borne de sortie a un signal de sortie. Amplificateurs opérationnels et circuits intégrés: Ils sont sont amplificateurs de tension (à courant

continu) linéaire avec très haut gain. Les fonctions principales des ces amplificateurs (OP), avec réaction, sont: - ils font des opérations arithmétiques , l'addition (les sommteurs), soustraction, division et multiplication. - ils agissent comme intégrateurs ainsi comme un circuit différentiel. - ils peuvent représenter les réseaux de séquences (homopolaire, direct et en inversion de phase).

Les OPs sont disponibles dan les formes des circuits integrés.

Par exemple, les propriétés typiques d'un OP basse puissance et précis: tension d'alimentation (de débit): +/- 18 V, résistance d'entrée: 6 Mohm, résistance de sortie: 500 ohm, gain d'alternance ouverte: 120 db, le décalage de tension d'entrée: .5 V (théoriquement doit être 0 V), la bande de gain de l'unité: .3 MHZ (théoriquement doit être infinité). Les puces des circuits intégrés sont catégoriques selon leur degré de complexité. Les petites échelles ont jusqu' au 10 portes logiques, les moyenne echelles ont de 10 au 100 portes, les grandes echelles ont de 100 au 1000 portes et les tres grandes echelles ont plus que 1000 portes. La plus populaire disposition est la fermeture de ces portes dans une boîtier (en plastique avec 14 broches), DIP. Il existe autres boîtiers avec 8, 16, 18, 20, 22, 24, 28 et 40 broches. On catégorie ces boîtiers selon le genre de logique qu'ils contiennent, par exemple: diode-transistor (DTL), transistor-transistor (TTL), émetteur relié logique et CMOS logique. La compatibilité des les circuit intégrés est comme la suite: TTL/TTL, TTL/DTL, CMOS/DTL et CMOS/CMOS. Multivibrateurs et détecteurs de niveau: Un multivibrateur est un amplificateur qui est couplé a un autre utilisant une réaction positive. Si dans le cas de l'absence de l'impulsion gâcheuse, le circuit reste dans un état de façon permanent, le circuit est stable (monostable). Si le multvibrateur demeure stable dans les deux etats, on dit que le circuit et de type flip-flop (bistable). Quand le circuit ne reste pas stable dans n'importe quel état, on dit que le circuit est astable. Multivibrateurs (comparateurs) monostable: La sortie de T1 est reliée à l'entrée de T2 par une liaison

capacitive (Ct). Les résistances des collecteurs sont beaucoup plus faible que les résistances des bases

afin d'assurer la saturation des transistors. Dans l'état initial (qui est l'état stable du système), T1 est

bloqué est T2 est saturé. La cause du blocage de T1 est la tension de polarisation (VBB). La charge de

Ct est (presque) égale VCC. Si on applique sur le collecteur de T1 une tension négative (ou positive sur

la base), T1 se sature, ceci bloque T2 (c'est un état instable). T1 demeure saturer tant que T2 reste

bloquer. La borne de Ct qui est vers T1 est mise à la terre et la base de T2 va avoir un potentiel négative

égale (presque) VCC. Ct se charge á travers des Rt et T1 vers VCC. La charge de la base de T2 va

diminuer et le potentiel croît. Quand il atteint la tension de seuil de la diode d'entrée de T2 celui-ci

sature (la condition stable). Sa saturation maintenue par le courant qui traverse sa résistance de base. Comparateurs flip-flop (bistable): Ils sont des circuits fondamentaux dans les systèmes numériques. On utilise ces circuits dans les mémoires, les compteurs électroniques, diviseurs de fréquence et autres applications numériques. Ces circuits emmagasine des événements quand ils changent leurs états. La impulsion (signal d'entrée) contrôle le processus de l'emmagasinage. Un circuit bistable présente la

caractéristique importante de maintenir un état (niveau) de sortie donné à moins de lui appliquer un signal externe (de bascule ou de déclenchement). Un deuxième signal de déclenchement est nécessaire pour ramener la sortie dans son état initial. Ces circuits ont 2 états stables. Ce circuit contient 2 convertisseur en cascade. La sortie de la deuxième est reliée a l'entrée (la base) de la première. Un des deux transistor est bloqué, il fournis le potentiel de la base de l'autre pour maintenir saturer. On peut transférer l'état de ce circuit quand on court circuit la base a l'émetteur du transistor qui est saturé. Le transistor qui a été bloqué, maintenant, il est saturé.

Multivibrateurs astable: La sortie de T2 est reliée à l'entrée de T1 par une liaison capacitive et

réciproquement. Les résistances des collecteurs sont beaucoup plus faibles que les résistances des bases. On suppose que T1 se sature, son potentiel de collecteur passe brutalement de U a 0. Le potentiel

de base de T2 passe a presque -U (car la charge de C1 n'a pas le temps de varier pendant la transition).

Ceci bloque T2 dont le potentiel de collecteur tend vers U (car C2 se charge rapidement a travers la

charge de T2 et la jonction de base-émetteur de T1). Le potentiel de base de T1 reste positif ce qui

maintient la saturation. Pendant le même temps, le condensateur C1 charge a travers RB2 et l'espace

collecteur-émetteur de T1 (le potentiel de base de T2 croît positivement). Lorsque VB2 atteint le seuil de

conduction de la jonction base émetteur, le transistor se sature et le système bascule dans son autre état (la diminution du potentiel de collecteur de T2 induit, via C2, une tension negative sur la base de T1 qui

se bloque). Le circuit oscille en permanence entre ces deux états. Comparateurs de Schmitt: Ils font la comparaison des deux signaux, l'un est la référence et l'autre est un signal alternatif ou un qui a été redressé sans l'inducteur de lissage. Quand la crête du signal d'entrée outrepasse lequel de référence le signal de sortie est produit. La sortie de T1 est reliée a l'entrée de T2

par une liaison résistive. T1 est bloqué et T2 est saturé. Quand un signal varié est appliqué a la base de

T1, le T2 va en blocage et le T1 va en saturation si le signal d'entrée outrepasse le signal de

réf&ecute;rence.

Composantes numériques: Dans les circuits des relais à microprocesseur, on trouve les circuits numériques suivants (digital): les convertisseurs A/N et N/A, les microprocesseurs,le multiplexeurs et les dimultiplexeurs, les circuits d'échantillon et autres circuits intégrés. Analogue à numérique et vice versa convertisseurs: On distingue deux types de convertisseurs N/A qui sont: à sortie de tension et à sortie de courant. On peut diviser le premier en les circuits à résistance pondérées, á réseau R/2R et à poids de DCB. Les types des convertisseurs A/N sont: à comptage d'impulsions (simple rampe et double rampe) ,à approximations successives (compteur simple et de séquence) et paralléles. On va donner ci-dessous les principes de fonctionnement de quelques types de convertisseures N/A et A/N.

CNA à résistances pondérées: Le principe de fonctionnement est base sur un amplificateur opérationnel monté en sommateur inverseur. Les principaux constituants sont: un amplificateur opérationnel, une référence de tension qui va définir la pleine échelle du convertisseur, une série de résistance dans un rapport des puissances successives de 2 (1,2,4,16,..), une série de registres numériques contenant le code binaire d'entrée et des commutateurs analogiques (interrupteurs commandes électriquement par les signaux logiques) reliant les résistances à la référence de tension. La résistances sont raccordées en parallèle et la tension de sortie est disponible d'un noeude commun. CNA à réseau R-2R: Il est bâti autour d'un réseau de résistances composé de seulement deux valeurs, R et 2R. Les composants sont sensiblement les mêmes que pour le CNA a résistance pondérées. L'amplificateur va fonctionner ici en convertisseur courant/tension. En fonction des commutateur le courant total sera plus ou moins élevé et sera transforme en tension par l'OP et la résistance de contre-réaction. CNA à poids de BCD (BCD weighted): On peut appliquer les convertisseurs à résistance pondérées et a réseau R-2R facilement aux circuits binaire codé décimal (dont chaque chiffre de code décimal est codé en binaire). Chaque chiffre a besoin de 4 bit binaire pour le représenter. Chaque chiffre de BCD est

chiffre décimal, par conséquence la position de chaque chiffre a son poids décimal. Ro = 10n-1mR; où

Ro est la valeur de une résistance dans le circuit des résistances pondérées à poids BCD, n est la

puissance du chiffre BCD (1 pour le chiffre de poids le plus élevé), m est la puissance d'un bit dans le chiffre à poids de BCD (le bit de poids le plus élevé égal 1, et le bit qui suive égal 2, et après 4, 8 est le bit le plus faible - si le convertisseur est à 4 bits).

CNA à la sortie de courant: On produit des courants de poids binaire des sources actives. En général, les sources actives sont des transistors, leurs sorties sont ajouter ensemble sur un noeud commun. Les bases de ces transistors sont reliées à un noeud. Le potentiel de ce noeude change lorsque le circuit et en marche. Cette tension est responsable pour la saturation des transistors. Les transistors diffère entre eux dans les nombres des émetteurs et la valeur de les résitances branchées aux émetteurs. La source active de courant comprend les transistors et leurs résistance de poids. La position des interrupteur de commande dépend sur la valeur du signal numérique d'entrée. Le bit le plus élevé (le transistor avec le plus nombre d'émetteur et la résistance la plus basse) contribue le plus au noeud sommetteur et le bit le plus faible contribue le moins. La tension de sortie du OP est égale la chute de tension a travers la résistance de la réaction et elle même représente la combinaison des bits d'entrée numériques, les 1 et les 0. On utilise ces circuits dans les relais de protection numériques pour convertir les signaux de sortie de microprocesseur en tension analogiques pour effectuer les dispositifs de commande au centrale électrique et aux postes de transformation. Ces circuits sont disponible au marché comme circuits intégrés. Convertisseur analogique/numérique simple rampe: C'est un type à comptage de impulsion. Cette catégorie de convertisseur est très répandue. Ils ne peuvent mesurer que des tensions statiques (ou faire de moyenne). Ces convertisseurs sont basés une opération de chronométrage (comptage d'impulsions) pendant un temps proportionnel à la tension d'entrée. Les principaux éléments sont: un générateur de

rampe (l'intégration d'une tension de référence), deux comparateurs (l'un compare la rampe au zéro et l'autre à la tension à mesurer) et divers éléments de logiques (un générateur de porte, une horloge, un compteur et un système d'affichage). Lorsque la logique commande le démarrage d'une mesure, il y a remise à zéro l'intégrateur (rampe) et des compteurs. Ensuite, la tension de rampe croît linéairement avec le temps. Quand le premier comparateur bascule, la porte autorise le comptage d'impulsions délivrées par l'horloge. Quand le deuxième comparateur bascule, il ferme cette porte et la valeur contenue dans les compteurs est verrouillée et transmise aux afficheurs. CAN a approximations successives: Ils couvrent un vaste champ d'applications en mesure, de la carte d'acquisition de données et dans les relais de protection. Les principaux éléments sont: un comparateur, un CNA, un séquenceur logique piloté par horloge et une référence de tension. Le séquenceur logique délivre un code binaire a l'entrée de CNA. La tension de sortie de ce CNA est comparée à la tension à mesurer. En fonction du résultat, le code binaire est modifié de manière à approcher la valeur à trouver. Dans le cas de compteur simple, le principe de fonctionnement est semblable au simple rampe, sauf on remplace la tension de référence de rampe avec la sortie du CNA. Le séquenceur logique du type de séquence est d'un compteur binaire qui s'augmente d'une unité chaque coupe d'horloge (dans ce cas il est semblable au simple rampe). Tous les codes binaires sont successivement comparés a la tension d'entrée. Quand le signal de sortie du comparateur s'inverse, la tension de référence vient de dépasser la valeur à mesurer. Les décodeurs fonctionnent sur le principe suivant: on compare la tension a mesurer a une tension de référence correspondant a tous les bits a 0 sauf le MSB à 1 (si cette tension de référence est inférieure a la tension d'entrée - à mesurer, on laisse le MSB à 1, autrement on positionne à 0), tout en laisser le MSB dans l'état déterminé précédemment, on fixe le bit suivant à 1 et on applique le mode opératoire précédent, on procède ainsi de bit en bit n fois pour un convertisseur à n bits. CAN parallèle: Les principaux éléments sont: le comparateur, le CNA, le séquenceur logique et le buffer/sortie numérique. La tension à mesurer est comparée simultanément à 2n - 1 tension de référence. Zéro est l'état logique supplémentaire qui fait 2n états au total pour un convertisseur de n bits. Ce convertisseur est composé des éléments suivants: une tension de référence, un réseau de 2n résistances montées en série, 2n-1 comparateurs comparent en permanence la tension à mesurer à une des tensions de référence délivrée par le pont de résistances. Les microprocesseurs: Sans entrer dans les détailles de sa construction et de son opération, nous décrirons brièvement son architecture minimum. Un microprocesseur est un composant électronique minuscule, fabrique le plus souvent en silicium qui regroupe un certain nombre de transistors élémentaires. inter-connectés. Le microprocesseur exécute les fonctions d'unité centrale d'ordinateur (CPU), c'est a dire d'exécuter des instruction envoyées par un programme. Ils sont constitués des porte logiques. Ces portes logiques sont composées de transistors qui fonctionnent comme des interrupteurs. Les parties principales d'un microprocesseur sont: les registres, le décodeur, le séquenceur (le circuit de commande), l'unité arithmétique et logique (ALU), les connections entre les sous-systèmes, l'interface d'entrées et de sorties. Les registres sont des petites mémoires linéaires à accès parallèle On trouve 3 types de registres: les accumulateurs, le compteur ordinal et les registres d'instruction. Le décodeur sert a animer les circuits électriques nécessaires a l'exécution des instructions lues. Le séquenceur met en place chaque section de microprocesseur en service à tour de rôle. L'AUL est chargée d'exécuter les opération arithmétiques et logiques du programme. On distingue 5 cycles pour exécuter une instruction. Ils sont: la recherche de donnée en mémoire, lecture du code d'instruction, décode l'instruction, superviser l'exécution d'instruction et revenir au début. Les multiplexeurs et dimultiplexeurs: On utilise ces circuits lorsque on doit conserver dans les nombres des voies de communication qui transfère des données ou les nombres des câbles/fils qui relient des dispositifs tel que les composantes d'un appareil. Par exemple, si il y a 8 sources du signal et 8 récepteurs à l'autre coté, on peut avoir une seule voie de communication avec un multiplexeur a une extrémité et un demultiplexeur a l'autre bout. Il y a 2 principes de fonctionnement de ces circuits, il sont le multiplexage temporel et le multiplexage de fréquence. Le principe du multiplexage temporel est le résultat de la combinaison ou de l'entrelacement de bits ou de caractères provenant de plusieurs

sources différentes pour former un signal transmis sur une voie (un support) unique. Le démultiplexage consiste à; restituer les bits ou les caractères de chaque source à partir de signal multiplexé. Le deuxième principe divise la voie (le câble) dans quelque bandes et chaqu'une a sa fréquence. Chaque fréquence represente un signal qui débit sur une voie composite. Il existe sur le marché des circuits integrés de multplexeur et démultiplexeur. Les propriétés de ces circuits sont: caractéristiques de cournat continu, précision, temps d'établissement, temps de commutation. Le rendement de ces circuits est fonctionne des caractéristiques de source de signal comme tel de sortie.

Les circuits d'échantillon: C'est un circuit qui capture la valeur instantanée d'une tension analogique au moment spécifique sous commande d'un circuit externe, par exemple un microprocesseur. On utilise ces circuits surtout dans les systèmes de surveillance et de saisie de données ou on a besoin de capturer et détenir la valeur de tension instantanée pendant le processus de convertir le signal analogue en numérique. Le principaux éléments sont: buffer d'entrée (amplificateur), arbre de commutation (pour permettre le passage de signal d'entrée au circuit de détenir), le condensateur de détenir, l'amplificateur de sortie (pour fournir une charge d'impédance élevée aux bornes du condensateur et source de tension de bas impédance aux charges externes). On monte ces circuits en amont des circuits de CANs pour permettre la propre conversion (pour leurs donner le temps suffisant pour accomplir la transformation avec la précision requise.