Brevet FR2012805A1 — publié le 19700327

La présente invention se rapporte à un dispositif de commande électrique et plus particulièrement à un dispositif de commode d'amorçage par intermit;tence qui met automatiquement en marche la charge de façon progressive ou modulée. Il est prévu selon l'invention un moyen sensible à un courant qui fournit un signal de sortie indiquant l'intensité du courant de charge. oyant que le signal de sortie est au-dessous d'un niveau donné, le dispositif de commande selon l'invention fonctionne'suivant un mode d'amorçage par intermittence. Si Xe courant de charge est trop intense, le dispositi-de commande fonctionne avec un mode d'amorçage en retard de phase jusqu'au moment où la résistance de charge augmente suffisamment pour séduire le courant de charge. Conformément à l'invention1 il est prévu un dispositif de commande électrique ayant un moyen d'entrée destiné à être connecté à un moyen détecteur d'état et un moyen de sortie destiné à titre connecté de façon à commander l'excitation d'un moyen de changement d'état à partir d'une source de courant alternatif, le dispositif de commande comportant un moyen de sortie comprenant un moyen à thyristor destiné à entre connecté à la source de courant alternatif et au moyen de changement d'état de telle manière que la conduction du moyen à thyristor produise une excitation du moyen de changement d'état, un moyen de déclenchement ou d'amorçage ayant une entrée connectée au moyen d'entrée, et une sortie connectée de façon à commander le moyen à thyristors le moyen d1 amorçage étant construit et arrangé de façon à produire un amorçage par intermittence du moyen à thyristor quand le moyen détecteur indique la nécessité d'un fonctionnement du moyen de changement d'état, un moyen sensible à un courant ayant une sortie et une entrée connectée+,dans un circuit avec le moyen à thyristor et réagissant aufpassage dans le moyen à thyristor d'un courant dépassant une intensité donnée, et un moyen connectant la sortie du moyen sensible à un courant au moyen d'amorçage de manière à produire un amorçage avec déphasage du moyen à thyristor et le passage d'un courant réduit dans ce moyen à thyristor quand le courant dépasse initialement ladite intensité donnée. Plus particulièrement1 le dispositif selon l'invention utilise un transformateur et un réseau redresseur pour fournir une tension positive dont la valeur indique le courant de charge. Cette tension positive est ajoutée à unétension en dents de scie négative synchronisée sur une source de courant alternatif. Dans l'éventualité d'un courant de charge initial intense, pour chaque cycle du courant de la source de courant alternatif, et au moment où la tension en dents de scie s1 est élevée au point d'annuler la tension positive, le thyristor est amorcé. Pour un courant de charge normal et par suite pour une basse tension positive, le thyristor est amorcé à 0 et à 1800 et un amorçage par intermittence-est réalisé. Quand le courant de charge est trop intense, le thyristor est amorcé seulement pendant une partie de chaque cycle, et l'alimentation de la charge augmente graduellement lorsque la résistance de la charge augmente, jus- qu'au moment où le mode de fonctionnement amorçage par intermittence est rétabli. D'autres caractéristiques et avantages de la présente in- vention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation conforne à l'inven- tion. Sur ces dessins, la figure 1 est un schéma synoptique représentant un mode d'exécution préféré de l'invention a et la figure 2 est un schéma électrique du montage de la figure I. On va se référer maintenant à la figure 1 : un circuit amorçage ou organe amorçage 10 comporte une entrée destine à entre connectée à un détecteur d'entrée 11. La sortie du circuit d'amorçage 10 est connectée de façon--à provoquer l'amorçage du moyen à thyristor 12. Le moyen à thyristor 12 peut se présen- ter sous la forme de deux redresseurs commandés-au silicium eonnectés dos-à-dos, somme sur la figure 2 ou bien sous la forme d'un trac, Le moyen à thyristor 12 est connecté en série avec une charge 13 à coefficient de température positif et une source de courant alternatif 14.La charge 13 peut être un élément chauffant situé de façon à chauffer la région dans laquelle le détecteur 11 se trouve. Par définition, dans le mode à amorçage par intermittence le moyen à thyristor 12 est amorcé au début de chaque alternance de la source 14. La durée de chaque passage du courant est variable de façon à moduler la puissance fournie à la charge 13, cette charge étant toujours alimentée pendant des alternances complètes. Le moyen sensible à un courant 15 est connecfrl en série avec le moyen à thyristor 12 de façon--à détecteur le courant qui traverse le circuit à éléments en série 12, 13 et 14. Le moyen sensible à un courant 15 est construit et - arrangé de façon à réagir à un courant d'une intensité donnée en fournissant un nignal de sortie à un organe de modification de phase d'amorça- ge 16 dans l'éventualité où le courant de charge est trop intense. -Le signal de sortie de l'organe de modification de phase d'amorçage 16 est appliqué au circul-ba'amorçage 10 de façon à contraindre -ce dernier à produire un amorçage avec déphasage du moyen à thyristor 12. La plus petite quantité d'énergie pouvant entre appliquée à la-charge 13 lors d'un amorçage par intermittence coïncide avec la demi-période de la source 14. Cette énergie peut meme Cotre excessive si la charge 13 est froide. Ainsi, dans des conditions de mise en marche à froid, le moyen sensible à un courant 15 réagit au courant excessif qui circule initialement par suite--d'une courte période d'amorçage par intermittence de préférence à la moitié de la période de fonctionnement de l'organe d'amorçage 10 en contraignant l'organe modificateur 16 à faire fonctionner-le moyen à thyristor 12 suivant le mode déphasé d' a- morçage.Dans le mode de fonctionnement avec amorçage déphasé, le moyen à thyristor 12 peut fonctionner seulement pendant une partie de chaque alternance de la source 14. Lorsque la charge chauffe et que sa résistance augmente, l'angle de déphasage à l'amorçage est modifié de façon à augmenter l'énergie fournie à la charge jusqu'au moment où la charge est très chaude et le moyen sensible à un courant 15 ne réagit plus à un courant de charge excessif. A ce moment,-- -l'organe modificateur 16 n'est plus actif, et le circuit d'amorçage 10 revient au mode de fonctionnement à amorçage par intermittence dans lequel l'amorçage du moyen à thyristor 12 est modulé conformément au signal du détecteur entrée Il --de façon à maintenir la température de la zone dans laquelle le détecteur il et-la charge 13 sont situés. Par exemple, il a été trouvé qu'avec une charge particulière traversée par un courant de travail maximum de 25 ampères, il est souhaitable de prévoir un moyen 15 sensible à un courant qui dépasse 25 ampères de dix pour cent, et faire revenir le circuit d'amorçage 10 à l'amorçage avec déphasage. Le courant peut initial à froid de cette charge s'eléver jusqu'au décuple de son courant de travail maximum, soit 250 ampères. L'alimentation initiale de la charge, dans le mode de fonctionnement à amorçage intermittent, provoque le passage d'un courant excessivement intense pendant un demi-cycle0 L'organe modificateur 16 a pour effet de modifier le circuit d'amorçage 10 de telle manière que le moyen à thyristor 12 fonctionne suivant le mode à amorçage déphasé. Ce mode de fonctionnement continue pendant un intervalle de temps relativement long, par exemple de 60 secondes. On va se référer maintenant à la figure 2, sur laquelle on a porté les numéros de référence de la figure 1 pour désigner les parties correspondantes du montage. Le moyen à thyristor 12 comprend deux redresseurs au silicium commandés connectés dos-à-dos et en série avec la charge de sortie 13, constituée par un élément chauffant, et avec le moyen sensible à un courant 15, entre les bornes 20 et 21 d'une source de courant alternatif--14. L'alimentation en énergie du dispositif de commande est commandée par un interrupteur 22. Le moyen sensible à un courant 15 comprend un trsnsforxa- teur élévateur 23 ayant un primaire 24 et un secondaire 25. Il a été trouvé qu'on peut utiliser un transformateur élévateur classique en connectant le primaire 24 entre les extrémités d)un fil métallique de 2 cm de diamètre et une longueur de l'ordrede 23 cm, désigné par le numéro de référence 26 le primaire 24 comportant 75 spires et le secondaire 25 comprenant 3000 spires Un thermistor 100 est branché aux bornes du secondaire pour compenser les changements dans le fil 26 dts à des variations de la température ambiante L'organe d'amorçage 10 de la figure 2 comprend un généra- tueur de signal en dents de--scie 27, un conditionneur 31 > une bascule de Schmitt 28, un étage de sortie 29 et un oscillateur 30 à transistor à jonction unique. Le signal de sortie du générateur de signal en dents de scie 27 (conducteur 32) est constitué par un signal de sortie négatif d'une fréquence allant de 0,5 cycle par seconde à 5 cycles par seconde. Cette tension en dents de scie négative est ajoutée au signal de sortie positif du détecteur de température Il à l'entrée de la bascule de Schmitt 28. La durée de chaque période d'amorçage intermittent est proportionnelle à la valeur de la tension de sortie du détecteur de température il. Ainsi, quand la quantité de chaleur demandée à l'6lément chauffant 13 augmente, la tension de sotie du détecteur de température Il croc ce qui produit une plus grande durée de l'amorçage intermittent dans le moyen à thyristor 12. Pour que la bascule de ScEmitt-28 passe de son état stable à son état instable il est nécessaire que le conditionneur 31 soit dans un état approprié dans lequel le transistor 33 est bloqué et la somme du signal de sortie du générateur 27 de signal en dents de scie et du signal de sortie du détecteur de température Il est suffisamment positive. Àu début de chaque cy- cle du générateur 27, la bascule de Schmitt 28 peut être placée dans son état instable par le signal de sortie du détecteur. Toutefois, à un moment ultérieur du cycle quand le signal en dents de scie négatif s1 est accru, la bascule de Schmitt 28 passe dans son état-a;ble, le moment du changement d'état étant commandé par l'intensité du signal de sortie du détecteur. La base du transistor 33 est reliée à la sortie du réseau redresseur 34à deux alternances sans filtrage. Le réseau 34 est relié à la source 14. La tension engendrée sur le conducteur 35 consis- te en une tension produite par redressement à deux alternances, non filtrée, qui tombe à zéro aux phases 0 et 1800 de la source 14.Ainsi, les seuls instants auxquels la bascule de Schmitt 28 peut être amenée dans son état instable à partir de son état stable coïncident avec les phases 0 et à 1800 de la forme d'on- de du signal de la source. Toutefois, ce changement d1état n'a lieu à ces instants que si le signal de sortie du détecteur 11 est sufflsainnent positif. Lorsque le transistor 33 est bloqué et qu une tension positive suffisante est appliquée à la base du transistor 36, ce dernier est débloqué. Le blocage du transistor 36 provoque le blocage du transistor 37 dont le collecteur 38 est soumis à une tension croissante. Cette tension croissante ou positive est ap pliquée à un réseau de réaction comportant un transistor 39 de remise à zéro et un transistor ae maintien 40 pour appliquer une tension positive, à partir de la borne 41, à la base du transistor 36 et maintenir ainsi la bascule de - Schmitt 28 dans l'état instable. Tant que la bascule de Scbmitt 28 est dans son état instable, le transistor 29 est conducteur. La base du transistor de'remise à zéro 39 est reliéepar le conducteur 42 à la sortie d'un redresseur à deux alternances sans filtrage qui est relie à la source 14 par un réseau 43 de déphasage de 200. Ainsi la tension engendrée sur le conducteur 42 consiste en des alternances positives de tension redressée qui tombent à zéro aux phases 16QO et 3400e Aux phases 1600 et 340 , le transistor 39 est bloqué; le réseau de réaction est coupé et la bascule de Schmitt 28 reprend son état stable. Quand la bascule de Schmitt reprend son état stable, le transistor 29 devient non conducteur. Quand le transistor 29 est conducteur, un circuit de charge partant de la source d'alimentation en énergie 101 pour charger le condensateur 44 de l'oscillateur 30 à transistor à jonction unique est fermé. La construction de l'oscillateur 30 à transistor à jonction unique est telle qu'un signal de sortie à 7 kilocycles par seconde est fourni aux enroulements 45 et 46 d'un transformateur tant qu'un circuit de charge du condensateur 44 est fermé. Ainsi, l'organe d'amorçage 10 fonctionne de façon à produire l'amorçage du moyen à thyristor 12 aux phases 0 et 1800 de la source 14. À la phase qui précède de 200 la phase 0 -et à la phase qui précède de 20a la phasé 1800, le transistor de remise à zéro 39 a pour effet d'interrompre le fonctionnement de l'oscillateur 30 à transistor à jonction unique et les impulsions d'amorçage engendrées dans les enroulements 45 et 46 sont interrompuev Toutefois, une décision de changement d'état, est prise ?00 plus tard et le fonctionnement avec amorçage intermittent du moyen à thyristor 12 su-- pourault éi le détecteur il continue à demander un apport d'énergie à la charge 13e Dans le mode de fonctionnement à amorçage intermittent, la charge 13 est toujours alimentée en énergie initialement au point de passage par zéro de la forme d'onde de la tension et son alimentation est toujours terminée après une-alternance ou demipériode complète du courant d'alimentation. Le modificateur de phase d'amorçage 16 de la figure 2 re çoit sa tension d'entrée à partir de l'enroulement secondaire 25. Cet enroulement est branché entre les bases des transistors 50 et 51. Les signaux obtenus aux émetteurs respectifs de ces deux transistors sont constitués chacun par une seule alternance redressée et sont ajoutés l'un à l'autre sur la base du transis- tor 53. Ainsi, une tension continue redressée à deux alternances apparait sur la base du transistor 53 et est une grandeur analogique représentative du courant traversant la charge 13. Une diode Zéner 52 provoque un affaiblissement accru pour des courants de charge intense. Cette tension est appliquée à -la base du transistor 53.Le condensateur 54 étant dans un état déchargé, le transistor 55 est bloqué et le transistor 56 conducteur. Lorsque le transistor 56 est conducteur, son collecteur 57 est à un potentiel bas et le signal présent sur le conducteur 58 provoque le blocage du transistor 59. Le signal de sortie du modificateur de phase d'amorçage 16 représente l'état du transistor 59 qui constitue un commutateur sensible à une tension. La tension aux bornes du condensateur 54 est comparée au signal de sortie du générateur du signal en dents de scie 60 qui existe sur le conducteur 61. Le générateur 60 est synchronisé sur la source 14 par l'intermédiaire du conducteur 62 et le signal de sortie engendré sur le conducteur 61 consiste en un signal en dents de scie négatif dont la durée correspond à 1800 et dont la tension minimum apparatt à 0 et à 1800, ce signal ayant une valeur négative croissant en valeur absolue pendant la durée de 1800 de chaque dent de scie. Cette tension en dents de scie négative est ajoutée à la tension positive aux bornes du condensateur 54. Plus la tension positive aux bornes du condensateur 54 est grande, plus l'instant de blocage du transistor 55 est retardé au cours de la demi- période de la source 14. En d'autres termes, un courant de charge plus intense engendre aux bornes du condensateur 54 une tension positive plus grande qui est ajoutée à la tension en dents de scie négative développée sur le conducteur 61, de façon à bloquer le transistor 55 à un instant ultérieur au. cours de la demi-période de la source 14. Quand le transistor 55 est rendu non conducteur, le transistor 56 est débloqué et une impulsion de tension négative est appliquée par l'intermédiaire du conducteur 58 à la base du transistor 59,ce qui rend ce dernier conducteur. Quand le transistor 59 est dans son état conducteur, la charge du condensateur 44 est empêchée et il n'est engendré aucune impulsion d'amorçage dans les secondaires 45 et 46. Toute- fois, quand le transistor 59 est non conducteur ou bloqué, le condensateur 44 se charge et une impulsion de déclenchement à 7 kilocycles par seconde est engendrédans les enroulements 45 et 46 de façon à amorcer le moyen à thyristor 12 à une phase qui dépend de la valeur de la tension aux bornes du condensateur 54. L'amorçage à phase variable du moyen à thyristor 12 provoque une augmentation à la fois de la température et de'la résistance de la charge 13 ce qui abaisse le courant de charge. Le courant de charge étant plus petit, la charge du cDndensateur 54 est réduite et la tension en dents de scie négative engendrée sur le conducteur 61 a pour effet d'amorcer le moyen à thyristor 12 un instant antérieur de chaque demi-cycle de la source 14. Ce processus continue jusqu'au moment où la résistance de charge a atteint en augmentant sa gamme de travail et à oe moment la tension positive aux bornes du condensateur 54 n'a plus pour effet de débloquer le transistor 59, même dans la partie antérieure du demi-cycle de la source 14. L'organqS'amorçage 10 a pour effet de produire un amorçage intermittent du moyen à thyristor 12 sous la commande du détecteur de température d'entrée 11. L'inventeur a trouvé qutil est souhaitable d'empecher un amorçage prématuré du moyen à thyristor 12 qui peut se produire par suite de transitoires du secteur produits par la fermeture initiale de l'interrupteur 22. De façon à assurer cette fonction, on utilise un réseau 75 à résistance et condensateurs qui combine un condensateur 76 de faible capacité avec un condensa- teur 77 de grande capacité de façon à appliquer initialement une tension positive au conducteur 78 quand l'interrupteur 22 est fermé pour la première fois, Cette tension positive est ap- pliquée au conducteur 58 pour assurer que le transistor 59-reste débloqué pendant un court intervalle de temps. Après ce court intervalle de temps, l'organe d'amorçage 10 à pour effet d'amorcé cer le moyen à thyristor 12 soit suivant le mode à retard de phase à l'amorçage soit suivant le mode à amorçage intermittent selon l'intensité du courant consommé à travers le moyen à thyristor 12. REVENDICÂTIONS 1. Dispositif électrique de commande comportant un moyen entrée destiné à être connecté à rn moyen détecteur d'état et un moyen de sortie destiné à titre connecté de façon à commander l'excitation d'un moyen de changement d'état à partir deune source de courant alternatif, ledit dispositif de commande étant caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de sortie comportant un moyen à thyristor destiné à entre connecté à la source de courant alternatif et au moyen de changement d'état de telle sorte que la conduction dans le moyen à thyristor produise ltex- citation du moyen de changement d'état, un moyen de déclenche men 'amorçage qui comporte une entrée reliée au moyen d'entree et une sortie connectéesde façon à commander le moyen à thyristor, et qui est construit et arrangé de façon à produire un amorçage intermittent du moyen à thyristor quand le moyen détecteur d'état indique la nécessité du fonctionnement du moyen de changement état, un moyen sensible à un courant ayant une sor- tie et une entrée connectées dans un circuit avec le moyen à thyristor et réagissant au passage dans ledit moyen d'un courant dépassant une intensité donnée, et un moyen reliant la sortie du moyen sensible à un courant au moyen d'amorçage de manière à produire un amorçage avec déphasage du moyen à thyristor et le passage du courant réduit dans ledit moyen à thyristor quand le courant dépasse initialement ladite intensité donnée. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1 dans lequel-le moyen sensible à un courant comprend un moyen-compre nant ladite entrée du moyen sensible à un courant pour engendrer une tension d'un signe donné et d'une valeur indiquant l'intensité du courant passant dans le moyen à thyristor, un générateur de signal en dents de scie destiné à entre connecté à la source de courant alternatif de façon à produire une tension en dents de scie périodique du signe opposé en synchronisme avec la source de courant alternatif, et un moyen commandé par la somme de ladite tension dudit signe donné et de ladite tension en dents de scie du signe opposé et réagissant à ladite tension dudit signe donné en fournissant le signal de sortie du moyen sensible à un courant. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, earac- térisé en ce que ladite tension dudit signe donné est obtenue pendant un court intervalle de temps pendant lequel le moyen à thyristor fonctionne avec amorçage à intermittent, après quoi le dispositif de commande revient au mode de fonctionnement avec amorçage déphasé quand le courant traversant le moyen à thyristor dépasse ladite intensité donnée pendant ledit court intervalle de temps la durée de la tension en dent de scie coMncidant avec 1800 du signal de la source de courant alternatif et l'angle de déphasage-à l'amorçage étant déterminé par la valeur de ladite tension dudit signe donné en comparaison avec la valeur de 12. tension en dents de scie. 4. Dispositif de commande selon la revendication1 comprenant un moyen de mise hors d'action destiné à être connecté à la source de courant alternatif et réagissant à l'excitation initiale du dispositif de commande en émettant un signal de soit tie de durée limitées et un moyen reliant la sortie du moyen de mise hors d'action au moyen d'amorçage de façon à mettre hors d'action le moyen d'amorçage pendant la durée dudit signal de sortie de durée limitée. 5 Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de mise hors d'action destiné à titre connecté à la source de courant alternatif et réagissant à l'excitation initiale du dispositif de commande en émettant une tension de sortie dudit signe donné et d'une durée li mitées et un moyen appliquant la tension de sortie du moyen de mise hors d'action au moyen d'amorçage de façon à mettre hors d'action le moyen d'amorçage pendant la durée de cette tension de sortie. 6. Dispositif de commande selon la revendication 1 dans lequel le moyen sensible à un courant comprend un conducteur éélectrique à faible résistance connecté en série avec le moyen à thyrl.storX un transformateur élévateur ayant un primaire conne ce té en parallèle sur une partie dudit conducteur et un secondaire, et un moyen amplificateur ayant une entrée connectée audit se condaire et une sortie connectée au moyen d'amorçage. 7. Dispositif de commande selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'amorçage comprend un moyen oscillateur connecté au moyen à thyristor de façon à lui appliquer une impulsion d'amorçageX un moyen de commutation ayant un état stable et un état instable et connecté au moyen oscillateur de façon à provoquer son oscillation quand ce moyen de commutation est dans ledit état instable, un premier moyen de mise hors d'action synchronisé sur la source de courant alternatif et connecté au moyen de commutation de façon à le maintenir dans ledit état stable en permanence sauf aux moments correspondant approximativement à 0 et 1800, un moyen de réaction connecté entre l'entrée et la sortie du moyen de commutation et ayant pour effet de maintenir ledit moyen de commutation dans l'état instable, et un second moyen de mise hors d'action synchronisé sur la sour- ce de courant alternatif et connecté de façon à rendre inactif le moyen de réaction avant les moments correspondant respectivement à 0 et 1800. 8.Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen oscillateur à transistor à jonction unique comportant un condensateur, et en ce que la sortie du moyen sensible à un courant comporte un commutateur sensible à une tension connecté à ce condensateur de façon à commander sa charge de manière à produire un amorçage avec déphasage du moyen à thyristor. 9. Dispositif de commande selon la revendication 8 dans lequel le moyen sensible à un courant comprend un moyen comportant ladite entrée du moyen sensible à un courant pour obtenir une tension d'un signe donné et d'une valeur indiquant le courant traversant le moyen à thyristor qui résulte du fonctionnement pendant un court intervalle de temps avec amorçage inter- mittent du moyen thyristor, un générateur de signal en dents de scie synchronisé sur la source de courant alternatif de façon à produire une tension en dents de scie périodique d'un signe op- posé, dont la durée ou période est de 1800, et un moyen additionnant ladite tension dudit signe donné-et ladite tension en dents de scie de façon à commander le commutateur sensible à une tension. 10. Dispositif de commande selon la revendication 9; carac- térisé en ce qu'il comprend un moyen de mise hors d'action supplémentaire qui réagit seulement à l'excitation initiale du dispositif de commande en émettant une tension de sortie dudit signe donné et d'une durée limitée, et un moyen appliquant le signal de sortie du moyen de mise hors d'action suppléentaire au commutateur sensible à une tension de façon à mettre hors d'action le moyen d'amorçage pendant la durée de la tension de sortie. 11o Dispositif de commande selon la revendication 10, dans lequel-le moyen sensible à un courant comprend un conducteur électrique à~faible résistance connecté en série avec le moyen à thyristor, un transformateur élévateur ayant un primaire connecté en parallèle sur une partie de ce conductur et ayant un secondaire, et un moyen amplificateur ayant une entrée connectée au secondaire et une sortie pour obtenir ladite tension dudit signe donné et d'une valeur indiquant le courant traversant le moyen à thyristor.