Brevet FR2015161A1 — publié le 19700424

La présente invention se rapporte à un disposi tifjde commande pas à pas pour des transformateurs ou des bobines d'inductance réglables qui comprend des appareils de commande disposés sur les lignes d'appel ou de sélection et se composant de groupes de commande obtenus en branchant t8te-bêche des redresseurs semiconducteurs à électrode de commande raccordés à un potentiel haute tension et qui sont asservis chaque fois à la tension de l'autre appareil de commande. Les redresseurs semiconducteurs à électrode de commande sont en général des thyristors. Dans les dispositifs de commande pas à pas connus de ce type, les appareils de commande disposés sur les lignes d'appel et réalisés au moyen de redresseurs semiconducteur à électrode de commande sont isolés l'un de l'autre pour la diffé- rence de potentiel séparant deux niveaux ou "pas" et parrap- port à la terre pour la tension série de l'enroulement étagé.Les groupes de commande nécessaires pour les redresseurs semiconducteurs à électrode de commande sont raccordés à un potentiel haute tension, asservis chaque fois à la tension de l'autre appareil de commande et alimentés par cette tension.Lorsque la tension du réseau vient à manquer, l'alimentation en courant des groupes de commande est interrompue, et il peut se produire un court-circuit entre les étages lors du retour de la tension, étant donné que les deux groupes de commande peuvent dans un tel cas produire des impulsions pour commander les commutateurs de charge constitués par des semiconducteurs à électrode de commande. I1 appartient à la présente invention d'agir de telle façon sur les groupes de commande se trouvant à un potentiel haute tension et destinés aux commutateurs de charge qu'un courtcircuit soit évité avec certitude entre les étages, court-circuit résultant d'une réponse simultanée des deux appareils de commande ce qui est à éviter. On obtient le résultat recherché par l'invention en faisant en sorte que les circuits d'alimentation des groupes de commande sont reliés au choix, par un commutateur, à une source d'énergie indépendante du réseau - en passant par des interrupteurs auxiliaires constitués par des semiconducteurs à électrode de commande - et en prévoyant que les groupes de commande pour les interrupteurs auxiliaires précités sont chaque fois asservis en fonctionnement à la tension appliquée à l'autre appareil de commande.La source d'énergie indépendante du réseau peut se trouver à un potentiel haute tension ou encore au potentiel de la terre0 Lorsqu'on utilise des accumulateurs rechargeables, il est avantageux, dans le cas d'un dispositif raccordé au potentiel haute tension, d'utiliser un chargeur pour la batterie d'accumulateurs, étant donné que le remplacement d'un accumulateur déchargé par un accumulateur chargé exige de couper les transformateurs ou les bobines d'inductance du réseau. En utilisant un chargeur qui, se trouvant au potentiel haute tension, est relié à la batterie, on a la garantie que la batterie d1accumula- teur est constamment prête à servir. Un tel chargeur est alimenté de préférence par le courant de charge dans la ligne d'abonné ou de service. Un autre mode de réalisation de l'objet de l'invention prévoit l'utilisation d'une batterie d'accumulateurs se trouvant au potentiel de la terre et qui, par l'intermédiaire d'un onduleur et d'un transformateur d'isolement permet d'exciter au choix, à l'aide d'un commutateur, les groupes de commande des commutateurs de charge. Dans ce cas, l'utilisation avantageuse d'un chargeur relié en permanence à la batterie d'accumulateur n'est pas absolument indispensable, étant donné que le remplacement d'un accumulateur peut se faire sans couper le transforma teur La charge de la batterie d'accumulateur est relativement faible, étant donné que du courant n'est tiré que pendant le bref moment de la commutation proprement dite, grace au commutateur prévu. Pour mieux comprendre l'objet de l'invention,on va en décrire à titre indicatif et non limitatif plusieurs modes de réalisation représentés sur le dessin annexé. Sur les figures 1 à 4, les enroulements étagés d'un transformateur ou d'une bobine d'inductance portent la référence Wi et on considère notamment les étages n et n + le Dans les deux lignes d'appel ou de sélection sont disposés de façon classique les appareils de commande Tl et T2 qui sont constitués généralement par des redresseurs semicondcteurs à électrode de commande permettant le passage du courant dans les deux sens (thyristorsbidirectionnels ou "triacs")O Les thyristors de chaque appareil de commande sont attaqués de façon connue par les signaux de commande délivrés par des groupes de commande S1 et S2, dans le circuit dtalimentatlon desquels sont disposés des in terrupteurs auxiliaires semiconducteurs à électrode de commande HI1 et H12, Suivant la position du commutateur U, la batterie d'accumulateur B est branchée soit sur le montage en série de l'interrupteur auxiliaire HI1 et du groupe de commande S1, soit sur le montage en série de l'interrupteur auxiliaire HT2 et du groupe de commande S2. Un chargeur Ia relié en permanence à la batterie d'accumulateurs est alimenté par le courant de la ligne d'abonné ou d'utilisation V comme il est indiqué en trait interrompu. Lorsqu'on utilise des thyristors qui ne sont dimensionnés que pour permettre le passage du courant de charge pendant un court laps de temps, on prévoit dans le circuit utilisateur de chaque appareil de commande un interrupteur Ib ou IIb ; de plus, on prévoit pour chacun des appareils de commande et de son contact une dérivation avec Un interrupteur Ia ou IIa pour fermer un shunt. Les interrupteurs Ia, Ib, IIa, IIb et le commutateur U sont reliés par des organes d'actionnement isolés, par exemple un axe isolé, au dispositif de commande du sélecteur, de manière qu'en passant de l'étage n à l'étage n + 1 ce soit l'interrupteur IIb qui est fermé en premier.En procédant de cette façon, l'appareil de commande auxiliaire H1 est branché en parallèle sur l'appareil de commande 12 non alimenté en courant, ce qui permet de contrôler si cet appareil de commande est sous tension, c'est-à-dire si l'appareil de commande 2 est bloqué. Lorsqu'on détecte ainsi une tension, l'appareil de commande auxiliaire H1 est excité et rend passant l'interrupteur auxiliaire à semiconducteur H!1 de façon que la batterie d'accumulateur B soit en mesure d'alimenter, par l'intermédiaire du commutateur U, le groupe de commande S1 qui envoie des signaux de commande aux thyristors de l'appareil de commande Tl. Après la réponse de l'appareil de commande T1, l'interrupteur de dérivation Ia est ouvert et le courant passe alors par l'appareil de commande T1. I1 est maintenant possible d'amener le commutateur U dans l'autre position pour déclencher la commutation de la charge. Après le prochain passage par O du courant, il se forme aux bornes de l'appareil de commande 21 une tension qui amorce l'interrupteur auxiliaire à semiconducteur HT2 par l'intermédiaire de l'appareil de commande auxiliaire R2 et provoque ainsi l'excitation du groupe de commande S2. Maintenant l'interrupteur de dérivation IIa est fermé et ensuite l'interrupteur Ib ouvert. Pour un passage rétrograde de 11 étage n + 1 à l'étage n les opérations se font exactement dans le sens in verse, c'est-à-dire que l'interrupteur IB qui se trouve à l'étant ouvert est fermé en premier, puis c'est l'ouverture de l'inter rupteur de dérivation IIa ; le commutateur U est ramené à la position représentée sur le dessin, l'interrupteur de dérivation Ia est fermé et enfin l'interrupteur IIb est ouverte Dans les appareils de commande comportant plu sieurs thyristors branchés en série, il est avantageux de pré voir en parallèle sur les thyristors des lampes à effluves pré cédées de résistances à très forte valeur ohmique et qui indi quent en permanence l'état des thyristors.Lorsqu'un des thyris tors tombe en panne, la lampe à effluves montée en parallèle s'éteint. Dans le dispositif de commande pas à pas représenté schématiquement sur la figure 2, la batterie d'accumulateurs B se trouve au potentiel-de la terre et elle est reliée de préfé rence en permanence à un chargeur Ia alimenté de façon quel conque.La batterie d'accumulateurs alimente par l'intermédiaire d'un onduleur We un transformateur d'isolement Tr qui est relié, d'une part, directement au circuit de charge et, d'autre part,a choix par un commutateur U, à l'un 'des pales alternatifs d'un redresseur en pont G1 ou G2. Les autres pôles alternatifs des deux redresseurs en pont sont directement reliés au circuit de charge.Dans le circuit continu du redresseur en pont G1 se trouve. le montage en série de l'interrupteur auxiliaire à semi conducteur E!1 avec le groupe de commande S1 alors que dans le circuit continu du redresseur en pont G2 se.trouve le montage en série de l'interrupteur auxiliaire à semiconducteur HT2 et du groupe de commande S2.Les appareils de commande auxiliaire H1 et H2 pour les interrupteurs auxiliaires sont branchés Coime dans le dispositif de la figure l,de chaque côtd des appareils de commande Tl et 12 associés à l'autre ligne d'appel.Pour séparer l'ondu- leur We de la batterie d'accumulateurs B en position de repos du commutateur pas à pas,il est possible de prévoir - comme il est bien connu. - un contacteur K faisant partie du dispositif de commande pas à pas et actionné par une came non représentée sur le dessin. Un relais R monté en parallèle sur la sortie de l'on- duleur We eontrtle le fonctionnement de l'onduleur. Lorsque la tension de sortie fait défaut, lentratnenvent du commutateur pas à pas est interrompu de façon non représentée sur le dessin0 Le fonctionnement des interrupteurs Ib et IIb, des interrupteurs de dérivation Ia et IIa et du commutateur U se fait dans le meme ordre que dans l'exemple représenté sur la figure 1. Lorsqu'on utilise des appareils de commande qui comprennent des redresseurs semiconducteurs à électrode de commande pouvant supporter en permanence le courant de service, il est possible de supprimer les interrupteurs Ib et IIb et les interrupteurs de dérivation Ia et IIa, comme il est représenté sur les figures 3 et 4. Dans ce cas, il est également possible de supprimer les organes d'entraInement mécaniques isolés électriquement. En procédant de cette façon, le commutateur U est constitué par le contact d'un relais Re conformément à la figure 3. Les circuits de commande et d'excitation pour les groupes de commande et les interrupteurs auxiliaires à semiconducteurs sont r lisés comme pour le dispositif représenté sur la figure 1. Le circuit d'excitation d'un relais Re bistable et polarisé, se trouvant à un potentiel haute tension, est alimenté par un amplificateur de signal SV se trouvant également au potentiel haute tension et commandé sans fil, amplificateur qui est alimenté avantageusement par une batterie d'accumulateurs B. La commande sans fil de l'amplificateur de signal SV peut être obtenue au moyen de signaux électriques transmis par voie capacitive ou inductive ou encore par des signaux optiques transmis par exemple par un dispositif optique à base de fibres conductriceade lumière. La figure 4 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, dans lequel la batterie d'accumulateurs ainsi que l'onduleur qui fait suite, le transformateur d'isolement ainsi que le chargeur prévu éventuellement se trouvent au potentiel de la terre. Entre la batterie et ltonduleur, il et possible de prévoir éventuellement un contact E actionné par une came, tel qutil est représenté sur la figure 2. Le transformateur d'isolement dont le secondaire est relié directement au circuit de charge et à l'un des pales alternatifs des redresseurs en pont G3 , G4, G5 - dont les autres pôles alternatifs sont reliés au circuit de charge - alimente par un commutateur U (sous la forme du contact d'un relais Re') au choix les circuits d'excitation des groupes de commande S1 ou S2. les -groupes de commande sont précédés par des interrupteurs auxiliaires à semiconducteurs HT1 et HT2 eux-mmes asservis à des appareils de commande auxiliaires H1 et H2 reliés comme il a déjà été décrit aux autres appareils de commande. Le relais Re' comporte deux circuits d'excitation 1, 2 répondant à deux fréquences différentes et agissant dans des sens d'actionnement opposés, Pour cela, on prévoit par exemple de façon connue un condensateur dans le circuit alternatif du redresseur en pont G4 et une résistance dans le circuit alternatif du redresseur en pont G5, ce qui permet de sensibiliser les circuits d'excitation pour deux fréquences différentes. En prévoyant pour l'onduleur une possibilité de commutation connue mais non représentée sur le dessin, on peut transmettre des fréquences différentes au relais Re' , en passant par le transformateur d'isolement, pour alimenter soit l'enroulement du circuit d'excitation 1, soit l'enroulement du circuit d'excitation 2, ce qui amène le commutateur U en l'une ou l'autre position. Dans tous les cas précités, les appareils de commande auxiliaires 111 et H2 ont pour fonction d'attendre le passage par 0 du courant de charge pour débloquer le groupe de commande S1 ou S2 du montage opposé après une commutation du commutateur U. Lorsque la tension du réseau vient à faire défaut. par suite d'une panne, les thyristors qui sont passants à cet instant restent amorcés jusqu'à ce que le commutateur déclenche une commutation de charge Lorsque la tension du réseau revient après la commutation, la position du commutateur U détermine sans équivoque celle des appareils de commande qui prendra en charge le passage du courant0 Le retour de la tension est détecté par les appareils de commande auxiliaires E1 et 112. Les figures 5 et 6 représentent de façon sim- plifiée deux modes de réalisation pour le chargeur la. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, on dispose dans la ligne d'abonné ou d'utilisation V un transformateur à saturation W qui alimente par des moyens destinés à maintenir la tension constante, par exemple des diodes Zener, un redresseur en pont G dont les p8les sont reliés à un circuit d'absorption réalisé au moyen d'une inductance et d'un condensateur Le condensateur C est relié à un circuit de limitation de courant SB, constitué par exemple par des transistors.La batterie daecu- mulateurs 3 est reliée à la sortie du circuit limitateur SBO Ce circuit de limitation de courant SB est de réalisation clas sique connue ; le dispositif est particulièrement avantageux pour des courants de charge importants circulant dans le circuit utilisateur, une certaine variation de la tension d'alimentation en fonction de la charge étant admiseà l'entrée du redresseur en pont. La figure 6 représente un chargeur alimenté par une tension indépendante de la charge ; il est prévu dans la ligne d'utilisation des diodes montés tête-bEche et reliés à un transformateur Ue. Le transformateur Ue alimente à son tour un redresseur en pont G dont le p8le continu est directemBnt relié à un circuit de limitation de courant SB de type semblable à celui décrit dans la figure 5. Dans ce cas, un circuit d'absorption comprenant le condensateur C est indispensable. I1 faut aussi que les diodes D soient prévues pour pouvoir supporter le courant de charge, de façon que ce dispositif se révèle particulièrement avantageux pour des courants de charge de faible valeur. Comme dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, la batterie d'accumulateurs B est de nouveau reliée à la sortie du circuit de limitation de courant SB qui peut être réalisé de façon classique à partir de redresseurs semiconducteurs à élec- trode de commande tels que des transistors, etc. I1 va de soi que les contacts méeaniques du relais représentés sur les figures 3 et 4 peuvent être remplacés de façon connue par des éléments électroniques comportant des électrodes de commande. REVENI)ICATIONS 10 Dispositif de commande pas à pas pour des transformateurs ou des bobines d'inductance réglables qui comprend des redresseurs semiconducteurs à électrode de commande disposés tête-bêche dans les lignes d'appel ou de sélection et des groupes de commande se trouvant au potentiel haute tension asservis à chaque fois à la tension de l'autre appareil de commande, caractérisé par le fait que les circuits d'alimentation des groupes de commande sont reliés alternativement par des interrupteurs auxiliaires semiconducteurs à électrode de commande, grâce à un commutateur, à une source d'énergie indépendante da réseau et par le fait que les appareils de commande auxiliaires des interrupteurs auxiliaires à semiconducteurs sont assujettis en fonctionnement à la tension de l'autre appareil de commande0 2.Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la source d'énergie se trouvant au potentiel haute tension est une batterie d'accumulateurs reliée à un chargeur alimenté par lekourant de charge. 3. Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la source d'énergie est une batterie d'accumulateurs se trouvant au potentiel de la terre à laquelle fait suite un onduleur auquel est relié un transformateur d'isolement. 4. Dispositif de commande suivant l'une des revendications 1 2 et 3, caractérisé par le fait qu'on prévoit comme commutateur le contact d'un relais bistable polarisd se trouvant au potentiel haute tension. 5. Dispositif de commande suivant la revéndi- cation 4, caractérisé par le fait que le relais bistable est pourvu de deux circuits d'excitation répondant à des fréquences différentes et sollicitant le relais dans l'un ou l'autre sens. 6. Dispositif de commande suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que le relais est excité par un amplificateur de signal alimenté par une source d'énergie indépendante du réseau, se trouvant au potentiel haute tension et commandé sans filo 7. Dispositif de commande suivant les revendications 3 et 5, caractérisé par le fait que les deux circuits d'excitation du relais sont reliés au transformateur d'isolement0 8. Dispositif de commande suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le chargeur comprend un transformateur à saturation disposé dans le circuit d'utilisation ou de charge qui alimente, par un limiteur de tension et un redresseur, un circuit d'absorption comprenant une inductance et un condensateur, le condensateur étant relié à un circuit de limitation de courant relié à la batterie d'accumulateurs (figure 5). 9. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le chargeur comprend des diodes montés t8te-bêche dans le circuit de charge et un transformateur,monté en parallèle sur les diodes, qui est relié par un redresseur au circuit de limitation de courant branché sur la batterie d'accumulateurs (figure 6). 10. Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans le cas d'appareils de commande comprenant plusieurs redresseurs à semiconducteurs et électrode de commande montés en série chaque redresseur semiconducteur est associé en parallèle à un montage en série comprenant une résistance à forte valeur ohmique et une lampe à effluves. 11. Dispositif de commande suivant la revéndication 3, caractérisé par le fait que la sortie de ltonduleur est reliée à un relais qui coupe l1entranement du commutateur pas à pas lorsque la tension de sortie vient à manquer.