Brevet FR2010089A1 — publié le 19700213

î 2010089 La présente invention concerne des dispositifs de commutation électriques, et se rapporte en particulier, quoique non.exclusivement, aux commutateurs manoeuvrables à partir d'un tableau. Les dispositifs de commutation électriques sont destinés à ap-5 porter, lorsqu'ils sont manoeuvres, une modification de la condition d'un circuit électrique, cette -condition pouvant notamment servir à la signalisation. La plupart de ces dispositifs, particulièrement ceux qui sont utilisés dans les tableaux et dans les applications analogues, actionnent des contacts mécaniques du type 10 " fermé M ou " ouvert " pour atteindre à ce but. Les dispositifs de commutation de ce genre présentent un taux élevé de défaillances dû à l'usure des contacts, particulièrement dans les cas où les commutateurs sont soumis à une forte utilisation. L'un des buts de l'invention est de décrire un dispositif de 15 commutation électrique qui fournisse une modification de la condition d'un circuit électrique sans utiliser des contacts mécaniques. Suivant la présente invention, le dispositif de commutation électrique est caractérisé en ce qu'il comprend un circuit magnétique en matière ferromagnétique ayant un moyen d'excitation sus-20 ceptible d'être commandé pour donner un flux magnétique variable commandé dans cet entrefer, plusieurs enroulements électriques montés en série placés dans le dit entrefer, l'un au moins de ces enroulements ayant un noyau ferromagnétique associé, et le moyen de déplacer le noyau ferromagnétique entre l'une ou l'autre de 25 deux positions par rapport à l'enroulement associé de manière à modifier le flux dans l'enroulement associé, les enroulements étant de plus interconnectés de manière que, pendant, le fonctionnement, les deux positions du noyau mobile aient pour effet que deux tensions différentes prennent naissancé en eux. 30 Dans une réalisation préférée, les divers enroulements montés en série comprennent un couple d'enroulements montés en série 1?un par rapport à l'autre, l'un de ces enroulements étant pourvu du noyau mobile associé. La description de l'invention va maintenant etre donnée sui— 35 vant les dessins ci-joints dans lesquels : La Fig. 1 montre une vue latérale d'une partie d'un tableau comportant l'invention. La Fig. 2 est une vue latérale en coupe prise le long de la ligne II-II de la Fig. 1. 40 La Fig. > est une vue semblable à celle de la Fig. 2 montrant 69 18174 2 2010089 la clef dans la position,enfoncée ou position active. La Fig. 4 est une vue le long de la ligne IV-IV de la Fig. 3-La Fig. 5 est une vue latérale en coupe d'une autre réalisation de l'invention; et -5 La Fig. 6 montre les formes d'onde typiques caractéristiques des tensions d'entrée et de sortie au dispositif de commutation. En référence maintenant à la Fig. 1, on voit un circuit magnétique constitué par une paire d'éléments sensiblement parallèles 10 en matière ferromagnétique, réunis à une extrémité par un élé-10 ment 12 de même matière. L'élément 12 porte un enroulement d'excitation 14» Dans l'entrefer 16, entre les deux éléments parallèles 10 sont placé® un certain nombre de paires d'enro vilement s 18, les deux enroulements 18A et 18B de chaque paire étant montés en sérieiJto. arec l'autre. Un seul enroulement de chaque paire est vi-15 sible sur la Fig. 1, qui montre quatre dispositifs de commutation d'un tableau à dix chiffres. Les deux enroulements 18A et 18B sont enroulés en sens contraire, comme le montre la Fig. 2. Dans l'axe de l'enroulement 18Â se trouve une tige 24 en matière ferromagnétique, disposée pour glisser à travers une ouverture dans 20 l'élément supérieur 10 du circuit magnétique. Un ressort de compression 26 prend appui sur l'élément 10 et sur une clé 28 solidaire de la tige 24 pour maintenir la tige dans une position où elle est retirée de 1'enroulement0 Une extrémité élargie 29 sur la tige l'empêche de se dégager 25 de l'élément 10. Chacun des quatre dispositifs de commutation montrés sur la Fig. 1 est disposé de la même manière, les clefs 28 étant montées convenablement pour émerger de la plaque 30. Pendant le fonctionnement, l'enroulement d'excitation 14 est alimenté avec du courant alternatif ayant une forme d'onde sinu->0 soîdale comme montré en Fig0 6 (a)0 Ceci engendre un flux magnétique alternatif à travers-l'entrefer 16, et, par suite, une liaison avèc les spires des deux enroulements 18A et 18B. Toutefois, du fait que les deux enroulements sont bobinés en sens opposé et reliés en série, les tensions engendrées dans les deux en-35 roulements s'opposent l'une à l'autre, et. la tension de sortie résultante est très petite- (voir Fig. 6 b). En fait, par un régla-:: ge minutieux des enroulements la tension de sortie dans ces conditions peut être amenée à être effectivement nulle. Si maintenant on enfonce la clef 28, comme le montrent les 40 Fig. 3 et 4t le noyau 24 pénètre dans l'enroulement 18Â et de ce 69 18174 3 2010089 fait modifie le flux dans cet enroulement. Cet état de déséquilibre a pour effet qu'une tension plus élevée apparaît aux bornes de l'enroulement 181 qu'à celles de l'enroulement 18B. Une tension de sortie résultante importante est ainsi produite comme montré 5 en Fig. 6ç. L'effet de la tige 24 est d'établir un passage à travers l'entrefer et par conséquent un bon contact magnétique avec les deux éléments 10 du circuit magnétique est préférable. La tige glisse à travers l'élément supérieur 10, et le contact avec l'élément in-10 férieur peut être amélioré en prévoyant tin logement dans lequel pénètre l'extrémité élargie 29 de la tige. Le dispositif de commutation décrit ci-dessus est très simple, et peut Stre modifié de nombreuses manières. La Fig. 5 représente une réalisation dans laquelle une seule clef peut être utilisée 15 pour commander plus d'un circuit. La disposition représentée est destinée à un système de commutation binaire ou, à titre d'exemple, la manoeuvre de la clef marquée 7 provoque en fait des modifications dans trois circuits correspondant aux trois chiffres binaires correspondant au nombre décimal 7» 20 Ainsi le dispositif de commutation montré en Fig. 5 est un convertisseur décimal en binaire de forme particulièrement simple. Les Fig. 1 à 5 montrent chacune deux enroulements montés en série dans chaque circuit, avec un noyau ferromagnétique qui peut être introduit dans l'un des deux enroulements. De nombreuses va-25 riantes de cette disposition sont possibles, puisque là condition requise est que dans une position la tension de sortie résultante ait une valeur (non obligatoirement nulle) tandis que dans l'autre position la tension de sortie résultante doit avoir une autre valeur. Chaque circuit peut avoir plus de deux enroulements montés 30 en série, et tin nombre quelconque de ceux-ci peuvent être munis d'un noyau ferromagnétique. Il n'est pas obligatoire que tous les noyaux soient mobiles; certains peuvent être logés à demeure dans les enroulements. • • •- Bien qu'une disposition telle qu'elle vient d'êt-rë décrite où 35 les tiges ferromagnétiques sont normalement maintenues écartées des enroulements associés est très facile à réaliser, il "est également possible d'utiliser une disposition dans laquelle les tiges sont normalement engagées dans les enroulements et peuvent'être retirées par la manoèùvrë dé la clef• Des dispositifs autres que 40 des ciefs peuvent être utilisés pour déplacér les noyaux, et des 69 18174 4 2010089 types connus de verrouillage et de dégagement peuvent aussi être utilisés. L'excitation appliquée à l'enroulement 14 sari'élément 12 du circuit magnétique n'est pas nécessairement sinusoïdale. Par exem-5 pie, un courant d'excitation pulsatoire peut être émployé, ou toute autre forme d'onde variable. 69 18174 5 2010089 REVENDICATIONS 1 - Un dispositif de commutation électrique comportant un circuit magnétique en matière ferromagnétique ayant un entrefer; un moyen d'excitation susceptible d'etre commandé pour donner un 5 flux magnétique variable commandé dans l'entrefer; plusieurs enroulements électriques montés en série placés dans le dit entrefer, l'un au moins des enroulements ayant un noyau ferromagnétique associé; et le moyen de déplacer le noyau ferromagnétique entre l'une ou l'autre de deux positions par rapport à l'enroule-C ment associé de manière à modifier le flux dans l'enroulement associé, les enroulements étant interconnectés de manière que, pendant le fonctionnement, les deux positions du noyau mobile aient pour effet que deux tensions différentes prennent naissance en eux. 5 2 - Un dispositif conforme à la revendication 1 qui comprend entant qu'éléments montés en série un couple d'enroulements dont l'un est muni du dit noyau ferromagnétique, les deux enroulements étant interconnectés de telle manière que, pendant le fonctionnement, ils engendrent des tensions sensiblement égales et oppo-3 sées lorsque le noyau est dans l'une des dites positions, et une tension déséquilibrée lorsque le noyau est dans l'autre positiono 3 - Un dispositif conforme aux revendications 1 ou 2, dans lequel le ou chaque noyau ferromagnétique occupe sensiblement l'entrefer du circuit magnétique dans l'une des deux positions du 5 noyau. 4 - Un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications ï, 2 ou 3 dans lequel le ou chaque noyau est mu à l'aide d'une clef soumise à un organe de rappel élastique. 5 - Un dispositif conforme à l'une quelconque des revendica-0 tions 1 à 4 dans lequel un noyau ferromagnétique est commun à un certain nombre d'autres dispositifs de commutation«, 6 - Un dispositif conforme à l'une quelconque des précédentes revendications dans lequel le moyen d'excitation comprend un enroulement disposé autour d'une partie du circuit magnétique et 5 auquel un potentiel alternatif peut être appliqué.