Brevet FR2051761A1 — publié le 19710409

i 2051761 La présente invention concerne des circuits de protection et plus'particulièrement un circuit de protection contre les surcharges, à commande électronique, destiné à couper l'alimentation en courant d'une charge lorsque la puissance dissipée 5 par la charge devient excessive- Les circuits classiques à courant alternatif nécessitent la présence d'un dispositif de coupure du circuit, qui a pour but d'assurer une protection de la charge contre les surcharges en courant. Par exemple, lorsque l'on alimente la charge d'un. 10 moteur, il est nécessaire de protéger ce dernier'contré les surcharges en courant qui pourraient se présenter en cas de calage du moteur ou de blocage du rotor. De telles surcharges en courant pourront atteindre souvent des intensités de l'ordre de 6 à 10 fois le courant nominal de charge. Un fonctionnement continu, dans 15 de telles conditions, peut provoquer la destruction des enroulements du moteur sous tension,, Pour résoudre ce. problème, les précédentes techniques ont utilisé avec succès des fusibles, des disjoncteurs thermiques et des dispositifs de protection de type identique. Cependant, ces-dispositifs, outre le fait qu'ils 20 nécessitent un entretien continuel, sont destinés à couper le courant à pleine charge, ce qui tend ainsi à en augmenter le prix de revient. Le circuit de protection, objet de l'invention, destiné à détecter les conditions de surcharge d'une charge et stopper 25 son alimentation, comprend un élément sensible, à une certaine condition,adapté à la détection du courant fourni à la charge, et un thyristor en circuit avec la charge, l'état de conduction du thyristor déterminant le courant appliqué à la charge; l'état de conduction du thyristar est déterminé par l'élément sensible,', 30 pour assurer l'interruption du courant traversant la charge, en cas de détecton d'une surcharge par l'élément sensible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et en se référant aux dessins 35 annexés, dans lesquels s la figure 1 représente un circuit de protection conforme à 1'invention, la figure 2 représente un autre type de circuit de protection conforme à l'invention. 70 26043 2 2051761 La figure 1 représente les électrodes principales 14, 16 d'un thyristor 15» par exemple un triac, reliées en série à une source de courant alternatif 10, et à la charge 12 à alimenter. Un élément dissipateur de chaleur 13* par exemple une 5 portion de fil de nichrome-, est en circuit avec la charge 12; la quantité de chaleur dissipée par l'élément 13 étant déterminée par le courant passant par la charge 12» Comme nous le montre la figure 1, le fil de nichrome 13 est relié directement en série à la charge 12 et, de ce fait, doit 10 supporter le courant à pleine charge. L'élément dissipateur de chaleur 13 peut également être couplé enparallèle avec la charge, auquel cas,' il supportera un courant représentatif du courant traversant la charge. Un thermistor 18 est monté en circuit avec l'électrode de commande 17 et l'électrode 14 du triac 15, et se 15 trouve à proximité du fil de nichrome 13. Suivant le schéma représenté en figure 1, le thermistor 18 présente un coefficient de température positif, c'est-à-dire que sa résistance croît en fonction de la température. En fonctionnement, le courant est fourni 1/2 cycle sur 20 deux, à partir de la source de courant alternatif 10, à la charge 12, par l'intermédiaire du triac 15. Le triac passe normalement à l'état de conduction, dans l'une ou l'autre des directions, par un signal de déclenchement appliqué à l'électrode de commande 17, par'_1'intermédiaire du circuit de déclenchement comprenant le 25 thermistor 18, à partir de la source de courant alternatif 10. En cours de fonctionnement normal, le thiristor 18 présente une résistance déterminée par le courant passant par le fil de nichrome 13, qui est maintenue à un niveau suffisamment bas pour ne pas perturber l'envoi d'un signal de déclenchement vers le triac 15, par j>0 l'intermédiaire de son électrode de commande 17, En cas de surcharge, la quantité de chaleur dissipée par le fil de nichrome 13 augmentera par suite de l'augmentation du courant de la charge, .causant ainsi une élévation de la résistance du thermistor 18, jusqu'à une certaine valeur à partir de laquelle l'électrode de 35 commande 17 ne peut percevoir un signal suffisant pour faire passer le triac 15 en conduction. En l'absence d'un tel signal, le triac 15 n'est pas conducteur, et la charge 12 n*est plus alimentée, L'elément dissipateur de chaleur peut également être le tyristor lui-même, et le thermistor 18 peut être monté sur, ou 70 26043 3 2051761 faire partie intégrante du dispositif de dissipation de chaleur des thyristors, le circuit de protection fonctionnant, comme nous l'avons décrit, de façon à empêcher le courant de passer dans le thyristor lorsque la température de fonctionnement de ce der-5 nier dépasse une limite de sécurité de fonctionnement pré-déterminée. La figure 2 représente un circuit RC, à constante de temps, comprenant une résistance 20 et un condensateur 22, et monté en parallèle avec le triàc 15, lui-même connecté en série à la 10 charge 12 à alimenter» L'électrode de commande 17 du triac 15 est connectée au point de jonction formé par la résistance 20 et le condensateur 22, par l'intermédiaire d'un dispositif de déclenchement 24, un diac par exemple. Le thermistor 18 est connecté en parallèle avec le condensateur 22 et placé à proximité de l'élément 15 dissipateur de chaleur 13° Dans le schéma représenté par la figure 2, le thermistor 18 est à coefficient de température négatif, c'est-à-dire que sa résistance" décroît lorsque la température s'élève. Dans des conditbns normales de fonctionnement, le 20 condensateur 22 se charge en fonction de la tension alternative appliquée, jusqu'à ce qu'il atteigne un niveau lui permettant de disjoncter le diac de déclenchement 24, pour fournir un signal de déclenchement au triac 15, par l'intermédiaire de son électrode de commande 17. En cas de surcharge en courant, l'élévation de 25 température ressentie par le thermistor 18, par suite de son emplacement à proximité de l'élément dissipateur de chaleur, provoque un abaissement de la résistance jusqu'à une valeur qui empêche le condensateur de se charger à un niveau suffisant pour suspendre le fonctionnement du diac de déclenchement et empêcher le 30 triac de passer en état de conduction. Grâce à un choix judicieux dés paramètres des divers composants du circuit, des circuits peuvent être conçus; dans le cadre de cette invention, assurant ainsi une régulation du système, dans une gamme de fonctionnement normal, ainsi qu'une protection 35 contre les surcharges. Les descriptions ci-dessus concernent les circuits dans7lesquels le thyristor est monté en série avec la charge et passe à un mode de fonctionnement sans conduction, en réponse à un 26043 4 2051761 état de surcharge. Divers autres montages, suivant l'invention, seront réalisables à la lumière des données qui précèdent, lorsque le thyristor est monté en parallèle avec la charge et passe à un mode de fonctionnement en conduction, après avoir détecté une surcharge, pour schuntèr le courant de la charge. Dans ce cas, il est nécessaire de protéger le thyristor contre les détériorations provoquées par une surintensité. On aura alors recours à l'insertion d'une impédance de limitation montée dans le circuit du thyristor et de la source. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 70 26043 5 2051761 REVENDICATIONS 1. Circuit de protection conçu pour détecter les états de surcharge dans une charge et interrompre l'alimentation qui en résulte, caractérisé par le fait qu'il comporte; a) un thyristor destiné à être connecté avec la charge, 5 l'état de conduction du thyristor déterminant la présence ou l'absence de courant dans la charge. b) un dispositif comprenant un élément sensible destiné à détecter le courant fourni à la charge, ledit élément étant connecté à l'électrode de commande du thyristor dont l'état de 10 conduction est déterminé par la condition de l'élément sensible, afin de provoquer l'interruption du courant dans la charge, lorsque ledit élément détecte un état de surcharge. 2. Circuit de protection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen destiné à dissiper la chaleur 15 est relié à la charge et que la quantité de chaleur dissipée par . ce moyen dépend du courant passant dans la charge, et un circuit couplé à l'électrode de commande du thyristor pour lui assurer tin signal de déclenchement, ce circuit étant sensible à la dissipation d'une quantité prédéterminée de chaleur provenant du moyen de 20 dissipation qui permet au thyristor de passer à un mode de fonctionnement assurant l'interruption du courant traversant la charge. 3. Circuit de protection selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le moyen de dissipation de chaleur est le thyristor lui-même, le circuit sensible à la dissipation d'une 25 quantité de chaleur comprenant un dispositif à impédance, de détection de la température, couplé thermiquement à, ou monté directement sur,- ou faisant partie intégrante du thyristor ou de son élément dissipateur de chaleur. 4. Circuit de protection assurant l'interruption du 30 courant traversant la charge, lorsque ce courant dépasse une valeur prédéterminée, le circuit de protection étant destiné à être branché dans le circuit de la charge et d'une source de courant caractérisé en ce qu'il comprend; a) un thyristor connecté à la charge et à la source 35 de courant, ce thyristor offrant des modes de fonctionnement en conduction ou sans conduction; le mode de fonctionnement du thyristor définissant la présence ou l'absence de courant dans la charge; 70 26043 6 2051761 b) un élément dissipateur de chaleur, connecté avec la charge, la quantité de chaleur dissipée par cet élément variant en fonction du courant traversant la charge ; c) enfin, une résistance sensible à la température, placée 5 à proximité de l'élément dissipateur de chaleur, cette résistance sensible à la température étant couplée électriquement au circuit de commande du thyristor,. et l'impédance de ladite résistance changeant en présence d'un courant traversant la charge, dont l'intensité dépasse une valeur prédéterminée, transmise à la résis-10 tance par l'élément dissipateur de chaleur, ce qui permet ainsi au thyristor de passer à un mode de fonctionnement qui assure l'interruption du courant dans la charge. 5. Circuit de protection selon la revendication 4S caractérisé par le fait que l'impédance de la résistance sensible à la 15 température croît en réponse à une élévation de la dissipation de chaleur par le moyen de dissipation de chaleur. 6. Circuit de protection selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la résistance sensible à la température décroît en réponse à une augmentation de la dissipation de chaleur 20 par le moyen de dissipation de chaleur.