Brevet FR2021160A1 — publié le 19700717

Cette invention se rapporte aux dispositifs d'allumage électriques et concerne plus particulièrement les dispositifs de ce Benre alimentés par le secteur ou par un réseau de distribution de courant alternatif et pouvant être utilisés comme systèmes d'allumage pour les cuisinières fonctionnant au gaz. L'invention prévoit un dispositif d'allumage électrique convenant, comme il vient d'!tre dit, à allumage du gaz et alimenté par un réseau de distribution de courant alternatif, c omprenant un premier condensateur disposé de manière à entre chargé par l'inter- médiaire d'un second condensateur déterminant une charge non dissipative, le premier condensateur étant monté aux bornes du primaire d'un transformateur de tension en série avec un dispositif de commutation disposé de manière à btre déclenché pour assurer la décharge du premier condensateur dans ce primaire lorsque la tension appliquée aux bornes de ce premier condensateur atteint sensiblement sa valeur de pointe ou de crête dans un système à une ou à deux alternances, afin d'assurer l'apparition entre des électrodes deal mage d'une étincelle produite par la tension de sortie élevée induite dans le secondaire du transformateur. Le dispositif de commutation comprend, de préférence, un dispositif s-I-conducteur bidirectionnel commandé du type dénommé *triac" monté de manière à être déclenché par l'intermédiaire d'un circuit générateur d'impulsions à la suite du fonctionnement d'un commutateur d'allumage. Le circuit générateur d'impulsions peut affecter la forme d'un circuit de différentiation auquel sont appliquées des impulsions de tension à forme d'onde rectangulaire provenant d'une façon convenable d'une diode de Zener montée dans le circuit de charge capacitif. Â titre de variante, le circuit générateur d'impulsions peut comprendre simplement un élément de réactance ou une inductance à noyau saturable produisant des impulsions devant être appliquées à l'électrode de déclenchement ou de commande du triac par l'inter- médiaire d'une résistance quand le commutateur d'allumage précité est actionné. Il est évident que l'on peut utiliser des redresseurs commandés au silicium ou tout autre dispositif de commutation pouvant être déclenché à la place du dispositif triac. Le dispositif de commutation faisant partie du dispositif d'allumage sus-indiqué peut etre monté de manière à être commandé par le déclenchement d'une diode ou d'un dispositif semi-conducteur bidirectionnel du type dénommé "diac" monté entre un réseau dtimpé- dances placé aux bornes du réseau d'alimentation et le dispositif de commutation. En vue de déterminer le point de déclenchement de la diode, celle-ci peut être connectée au point de jonction d'un diviseur de tension appartenant au réseau d'impédances et relié au point de jonction reliant les deux condensateurs. Le circuit de charge capacitif peut être monté directement aux bornes du réseau de distribution ou bien un transformateur d'isolement peut être prévu et monté entre eux. Dans l'application-du dispositif d'allumage tel que le prévoit l'invention à des cuisinières å gaz, il peut être prévu plusieurs paires d'électrodes d'allumage par étincelles, chaque paire d'électrodes étant associée fonctionnellement à l'une des couronnes de brtleurs à gaz usuelles, exception faite pour une paire d' électro- des supplémentaire pouvant être placée près du brûleur usuel prévu dans le four de la cuisinière.Ces paires d'électrodes d'allumage par étincelles peuvent être montées aux bornes des enroulements ae- condaires respectifs de transformateurs individuels dont les enroulements primaires sont montés en série dans le circuit de décharge du condensateur, mais l'enroulement primaire du transformateur individuel correspondant aux électrodes d'allumage du brûleur du four de la cuisinière peut être disposé de manière que son alimentation soit établie ou interrompue par rapport au circuit de décharge du condensateur par le fonctionnement d'un commutateur allumage du four. Ainsi, pour exciter les électrodes d'allumage du four par étincelles, un fonctionnement simultané du commutateur d' allumage et du commutateur d'allumage du four est nécessaire. Suivant un autre mode de réalisation de la présente invention, la commande du déclenchement du dispositif de commutation correspondant au dispositif d'allumage est assurée en acheminant normalement les impulsions de déclenchement, appliquées au dispositif de commutation par l'intermédiaire du primaire d'un transformateur, jusqutau conducteur de neutre du réseau d'alimentation, le secondaire de ce transformateur étant court-circuité par un commutateur de commande. Quand l'allumage du dispositif est nécessaire, ce commutateur de commande est actionné pour ouvrir le circuit du secondaire, grâce à quoi les impulsions de déclenchement atteignent le dispositif de commutation pour assurer son fonctionnement. les im pulsions de déclenchement peuvent être obtenues à partir d'une diode de commande comme décrit dans ce qui précède.Un commutateur de commande auxiliaire peut également être prévu pour empêcher le fonctionnement d'une ou de plusieurs paires sélectionnées d'électrodes d'allumage par étincelles jusqu a ce que le dispositif de commutation soit actionné. Da suite de cette description qui se lit en regard des dessins schématiques annexés facilitera la compréhension de i'invention. La fig. I est un diagramme du circuit du dispositif d'allumage électrique tel que le prévoit l'inventionO La fig. 2 est une représentation schématique d'une variante de réalisation de ce dispositif d'allumage électrique. La fig. 3 représente un dispositif d'allumage convenant parti culièrement aux cuisinières à gaz0 La fig. 4 est un diagramme du circuit d'un dispositif d'allumage semblable à celui que montre la fig. 1 et comportant un autre système de déclenchement du dispositif de commutation0 La fig. 5 est un diagramme d'un dispositif d'allumage électrique montrant un système de commande destiné au déclenchement du dispositif de commutation. Si l'on se reporte en premier lieu à la fig. 1, on y voit représenté un dispositif d'allumage comprenant un circuit de charge capacitif monté aux bornes d'un réseau de distribution de courant alternatif Ns, ce circuit de charge capacitif comprenant en série un condensateur Cd devant être chargé par l'intermédiaire d'un condensateur de charge Oc déterminant une charge non dissipative, une résistance R1 de faible valeur ohmique servant à empêcher la décharge du condensateur Cc quand le condensateur Cd se décharge, et une diode de Zener Zd produisant une tension à forme d'onde rectangulaire en réponse à la circulation du courant alternatif dans le circuit de charge capacitif, Un circuit de décharge, connecté aux bornes du condensateur Od comprend Il enroulement primaire P d'un transformateur élévateur de tension T dont l'anroulement secondaire S est associé à deux électrodes d'allumage par étincelles SP, un dispositif semi-conducteur bidirectionnel commandé TR du type "triac" étant monté en série avec l'enroulement primaire P. L'électrode de déclenchement de ce triac TR est connectée à un circuit de différentiation de tension constitué par un condensateur Cf monté en série avec une résistance de limitation de courant h , la tension à forme tonde rectangulaire provenant de la diode de Zener lui étant appliquée quand un commutateur d' allumage 1g est actionné. Quand le commutateur d' allumage Ig n'est pas actionné, la tension appliquée au circuit de différentiation est nulle, de sorte qu'aucune impulsion nrest produite par le circuit de déclenchement du triac TR. Dans ces conditions, le triac ne fonctionne pas ou reste non conducteur et seul un faible courant effectivement non dissipatif est prélevé au réseau par le circuit de charge capacitif grâce à l'action du condensateur de non dissipation Cc. Si l'on considbre maintenant le fonctionnement du dispositif quand l'interrupteur d'allumage est actionn, on conçoit que la tension appliquée au circuit de différentiation varie alternativement entre une valeur nulle et une tension constante (par exemple 24 volts) c' est-à-dire que la tension apparaissant aux bornes de la diode de Zener Zd comme le courant de charge du condensateur passe d'une polarité à l'autre. Les variations de la tension d'entrée appliquée au circuit de différentiation produisent des impulsions de déclenchement qui, en raison du fait que le courant de charge du condensateur et a tension sont en quadrature de phase, apparaissent au moment où la tension arur bornes du condensateur Cd passe par une valeur maximale. ainsi le triac TR est déclenché et rendu conducteur au passage par sa valeur de pointe ou de crête de chaque demi-alternance de la tension aux bornes du condensateur CdR de façon à provoquer sa décharge dsns le primaire P du trans- formateur T et à produire ainsi une étinoellê entre les électrodes SP destinée à l'allumage de gaz, par exemple4 An somment où le condensateur Cd se décharge, la résistance R1 limite le courant de décharge du condensateur Cc tandis que la résistance R2 limite le courant des impulsions appliquées à l'électrode de déclenchement ou de commande du triac à une valeur de sécurité. Suivant une variante de réalisation que montre la fig. 2, la diode de Zener représentée dans la fig. I est remplacée par un élément de réactance ou une inductance à noyau saturable CH1 qui produit des impulsions de tension pour les états transitoires du courant circulant dans le circuit de charge. Ces impulsions sont acheminées jusqu'au triade TR pour le déclencher et le rendre conducteur quand la tension du condensateur passe par sa valeur de crête à la suite de l'actionnement du commutateur d'allumage Ig, le courant des impulsions étant limité par la résistance R3 inséré dans le circuit de déclenchement du triac. Dans ces deux dispositifs d'allumage décrits en regard des fig. 1 et 2, le déclenchement du triac par les impulsions dépend des variations importantes apparaissant dans la tension d'entrée provenant du réseau et, de plus, la tension maximale du commutateur d'allumage présente une faible valeur de sécurité (par exemple 24 volts). Dans la fig. 3 est représenté un dispositif électrique d'allumage de gaz spécialement utilisable dans les cuisinières à gaze Dans cette réalisation particulière, la tension du réseau MS est isolée au moyen d'un transformateur TX avant d'être appliquée au circuit de charge capacitif Ceci permet d'obtenir une commutation à niveau faible par rapport à la terre. Le circuit de décharge du condensateur Cd comporte des enroulements primaires P1 à de transformateurs T1 à T5 montés en série. Ces transformateurs ont des paires d'électrodes d'allumage par étincelles SP1 à SP5 associées à leurs enroulements secondaires S1 à S5 et placées à proximité des couronnes de brtleurs correspondantes de la cuisinière. Le circuit de décharge comprend également un enroulement primaire P6 appartenant à un transformateur supplémentaire T6 dont l'en- roulement secondaire S6 est associé à une paire d'électrodes d'allumage par étincelles SP6 placée à proximité du brûleurs usuel situé dans le four de la cuisinière. L'alimentation de l'en- roulement primaire P6 peut être établie ou interrompue par rapport au circuit de décharge au moyen d'un interrupteur d'allumage du four v de façon que si l'allumage du four de la cuisinière est nécessaire, les deux interrupteurs 1g et Ov soient actionnés simultanément. On remarquera également que la tension utilisée au niveau ce l'interrupteur d'allumage du four a une valeur faible pour des raisons de sécurité. Si l'on examine maintenant la fig. 4 des dessins, on y voit représentés deux condensateurs Cc et Cd montés en série avec une résistance R1 aux bornes du réseau d'alimentation MS, Aux bornes du condensateur Cd on monte en série un redresseur commandé au silicium à deux alternances ou un triac TR et le primaire P d'un transformateur élevateur g comportant des électrodes d'allumage par étincelles SP montées dans le circuit de son enroulement secondaire S. Pour obtenir les impulsions nécessaires au déclenchement du redresseur TR dans ce mode de réalisation, une diode de déclenchement TD est connectée entre l'électrode de commande du redresseur TR et le point de jonction d'un diviseur de tension constitué par des résistances R10 et R11 montées aux bornes des con densateurs C c et Cd e Des condensateurs Ce et Cg sont montés respectivement en parallèle avec les résistances R10 et Rr1. Au cours du fonctionnement du circuit de déclenchement, la diode de commande TI? se déclenche et devient conductrice pour une tension définie avec précision et le point de déclenchement peut être réglé par une sélection appropriée des résistances R10 et R11 de façon à se situer à un niveau requis quelconque dans la période ou l'alternance du réseau d'alimentation.Ce niveau est déterminé à une valeur suffisamment inférieure à la tension de crête du réseau pour assurer un déclenchement continu du redresseur TR pour la valeur de pointe ou de crête de la tension du réseau qui est supposée la plus faible0 On se rend compte que le déclenchement du redresseur TR se produit toujours pour une tension prédéterminée de l'alternance du réseau d'alimentation et, par conséquent, pour un point d'énergie constante par rapport à la charge accumulée par le condensateur Cd. Le condensateur C e monté aux bornes de la résistance R10 sert à la formation d'une impulsion au moment du déclenchement de la diode TD, cette impulsion constituant l'impulsion de déclenchement ou de commande du redresseur ER. L'autre condensateur Cg est monté aux bornes de la résistance R11 i et empêche un déclenche- ment intempestif du redresseur TE quand la diode de commande TD revient à l'état non conducteur. La valeur critique du condensateur Cg donnée par l'équation Cg R11 = Ce R10 permet de ramener la tension du signal de déclenchement en phase avec celle du réseau. POur des raisons de sécurité, le condensateur C g doit être prévu pour avoir une fois et demie cette valeur afin de permettre une certaine tolérance pour les autres éléments constitutifs du circuit. Comme on slen rend compte, le triac reçoit les impulsions de déclenchement par l'intermédiaire de deux transformateurs d'impul- sions PE1 et PU2 qui assurent l'isolement par rapport au réseau mais qui sont relativement bon marché et présentent de petites dimensions par comparaison avec un transformateur de réseau. En outre, le circuit de déclenchement du redresseur TR est rendu actii par la fermeture de l'interrupteur SW1 un tel établissement des contacts étant nécessaire pour de nombreuses applications. Si l'on examine la fig. 5 des dessins, on y voit représenté un équipement de commande de déclenchement qui constitue également une autre réaltiation convenable dans les cas où il est nécessaire d'isoler les commutateurs de commande du déclenchement par rapport au réseau. les éléments constitutifs prévus ici et correspondant à ceur du dispositif que montre la fig. 4 sont désignés par les mimes références. Comme le montre la fig. 5, le redresseur commandé au silicium et à deux alteniances TR est monté en série avec des enroulements primaires P2, P3 et P4 de transformateurs élévateurs T2, T3 et Des Dea électrodes d'allumage par étincelles, telles que les élec- trodes SP3 sont pontées aux bornes de chacun des secondaires de ces transformateurs, tels que le secondaire 53. Pour obtenir une impulsion de déclenchement destinée à commander le redresseur TR, on peut utiliser le circuit à diode de commande que montre la fig 4. Indépendamment de leur mode d'obtention, les impulsions de déclenchement sont prévues pour autre acheminées et appliquées à l'é- lectrode de commande du redresseur TR sous la commande d'un transformateur d'impulsions T1. Quand le secondaire S1 du transformateur T1 est court-circuité par la fermeture de l'interrupteur TS comme indiqué, les impulsions de déclenchement sont acheminées vers le conducteur de neutre N du réseau d'alimentation MS par ltintermédiaire du primaire P1 du transformateur. Quand l'interrupteur TS est ouvert, les impulsions de déclenchement sont acheminées vers le redresseur TR.Ainsi, l'interrupteur ES de comme mande du déclenchement est isolé par rapport au réseau de distri brution du courant et peut être mis à la terre comme représenté. les enroulements secondaires S2, S3 et 54 peuvent également être mis directement à la terre comme représenté. Le transformateur T2 comprend également un enroulement tertiaire TE2 mis à la terre et comportant un interrupteur de courtcircuitage Tl monté à ses bornes. Quand cet interrupteur TX occupe sa position fermée comme représenté, le transformateur T2 est limité dans son fonctionnement et il n'apparaît aucune étincelle entre aes électrodes associées SP2 quand le redresseur TR est conducteur, tandis que des étincelles apparaissent entre les électrodes associées aux transformateurs T3 et 4. Il peut être prévu, par exemple, que les électrodes SP) et SP4 d'allumage par étincelles soient associées avec les couronnes de brûleurs d'une cuisinière à gaz, tandis que les électrodes SP2 correspondent au brûleur du four, ce qui exige une limitation du fonctionnement, sauf quand on allume le four. On se rend compte que l'équipement de commande du déclenchement que représentent les fig. 4 et 5 évite l'emploi d'un transformateur dtisolement par rapport au réseau ainsi que les pertes eut 1' échauffement qui lui sont afférents tout en permettant de réaliser des économies importantes en ce qui concerne les dimensions et le prix de revient du dispositif. Toutefois, bien que la réalisa- tion que montre la fig. 5 permette l'économie d-'un transformateur, ellenprésente pas la particularité d'établissement vis-à-vis de l'interrupteur d'allumage et peut s'avérer parfois criticable en raison des modifications de la sensibilité du triac quand de grandes variations de température sont prévisibles. Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. REVNDICÂTI0N S 1.- Dispositif d'allumage électrique spécialement applicable à l'allumage du gaz, notamment dans une cuisinière à gaz et alimenté par un réseau de distribution de courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend un premier condensateur agencé pour être chargé par l'intermédiaire d'un second condensateur déterminant une charge non dissipative, le premier condensateur étant monté aux bornes du primaire d'un transformateur de tension en série avec un dispositif de commutation disposé de manière à être déclenché pour assurer la décharge du premier condensateur dans ce primaire quand la tension appliquée aux bornes de ce premier condensateur atteint sensiblement sa valeur de pointe ou de crête dans un système à une ou deux alternances, afin d'assurer l'apparition, entre des électrodes d'allumage, d'une étincelle produite par la tension de sortie élevée induite dans le secondaire du transformateur de tension. 2.- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur comprend un dispositif semiconducteur bidirectionnel commandé du type dénommé "triac" monté de manière à être déclenché par l'intermédiaire d'un circuit générateur d'impulsions. 3.- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit gdnérateur d'impulsions est mis en fonctionnement de façon à produire des impulsions lors de l'actionnement d'un commutateur d ' allumage. 4.- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit générateur d'impulsions comprend un circuit de différentiation auquel sont appliquées des impulsions de tension à forme d'onde rectangulaire. 5.- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les impulsions de tension à forme d'onde rectangulaire sont obtenues à partir d'une diode de Zener montée dans le circuit de charge capacitif. 6.- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le circuit générateur d'impulsions comprend un élément de réactance ou une inductance à noyau saturable produisant des impulsions applicables à l'électrode de déclenchement ou de commande du triac par l'intermédiaire itune résistance quand le commutateur d'allumage est actionné. 7. Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de commutation est monté de manière à être commandé par le déclenchement d'une diode de commande montée entre un réseau dtimpédances placé aux bornes du réseau d'alimentation principal et le dispositif de commutation. 80- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'en vue de déterminer le point de déclenchement de la diode, celle-ci est connectée au point de jonction d'un diviseur de tension appartenant au réseau d'impédances et connecté au point de jonction reliant les deux condensateurs 90- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un transformateur d'isolement est inséré entre le circuit dé charge capacitif et le réseau d'alimentation principal. 10.- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 1, spécialement applicable à une cuisinière à gaz et comprenant plusieurs paires d'électrodes d'allumage par étincelles, chaque paire d'électrodes étant associée à l'une des couronnes de brdleurs à gaz usuelles de cette cuisinière, exception faite pour une paire d'électrodes supplémentaire associée au brûleur chauffant le four de la cuisinière, caractérisé en ce que les paires d'électrodes d'allumage par étincelles sont connectées aux bornes des enroulements secondaires de transformateurs individuels constituant le transformateur de tension précité et dont les enroulements primaires sont montés en série dans le circuit de décharge du condensateur. 11.- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'un enroulement primaire de l'un des transformateurs dessert individuellement le brûleur du four de la cuisinière et est étudié de manière que son alimentation soit établie ou interrompue par rapport au circuit de décharge du condensateur par le fonctionnement d'un commutateur d'allumage du brûleur du four de la cuisinière. 12.- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 1, 2 ou 10, caractérisé en ce que le déclenchement du dispositif de commutation est commandé en acheminant normalement des impulsions de déclenchement fournies au dispositif de commutation par l'intermédiaire de l'enroulement primaire d'un transformateur d'impulsions dont l'enroulement secondaire est court-circuité par un interrupteur de commande et en les appliquant au neutre du réseau d'alimentation, le montage étant étudié de telle sorte que quand l'allumage du dispositif est nécessaire, l'interrupteur de commande est actionné pour ouvrir le circuit du secondaire, grâce à quoi les impulsions de déclenchement atteignent le dispositif de commutation pour assurer son fonctionnement. 13.- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'un interrupteur de commande auxiliaire est prévu pour empêcher le fonctionnement d'une paire sélectionnée d'électrodes d'allumage par étincelles tant que ltinterrupteur n'est pas actionné. 14.- Dispositif d'allumage électrique suivant la revendication 13, caractérisé en ce que l'interrupteur auxiliaire est étudié de manière à court-circuiter un enroulement tertiaire d'un transformateur de commande dont l'enroulement primaire est monté dans le circuit de décharge du condensateur et qui possède des électrodes d'allumage par étincelles destinées au brûleur du four de la cuisinière et connectées aux bornes de son enroulement secondaire, l'interrupteur de commande auxiliaire et le premier interrupteur de commande mentionné étant mis à la terre et étant isolés de la tension du réseau par les transformateurs d'impulsions et de commande, ce qui rend ces interrupteurs non dangereux.