Brevet FR2061756A1 — publié le 19710625

, 1 2061756 L'invention concerne un circuit d'alimentation en énergio électrique, et, plus particulièrement, un circuit de ce tjrpe, comportant un dispositif de protection contre les surintensités. Une source d'énergie électrique alimentant une charge ^ lui transmet parfois un courant excessif, par suite d'un accident (par exemple un court-circuit dans la charge). L'envoi d'un courant excessif dans la charge est dommageable, non seulement pour la charge, mais aussi pour la source d'énergie. Cette dernière est endommagée si le courant excessif continue à la traverser. Pour XO éviter la prolongation de la surintensité, on munit habituellement le circuit, d'alimentation en énergie électrique d'un dispositif de protection .contre les surintensités. Le circuit d'alimentation en énergie électrique comportant un thyristor, lorsque ce dernier est devenu conducteur, pour avoir été excité par une surintensité 15 à travers le système, produite accidentellement, il reste conducteur. Pour ramener le circuit d'alimentation en énergie électrique dans son état normal de fonctionnement, il faut un circuit pour ' bloqùer le thyristor. On utilise habituellement un commutateur manuel pour bloqùer le thyristor. 20 Selon la présente invention, le dispositif de protection contre les surintensités, pourvu d'un thyristor, comporte des moyens pour ramener automatiquement le circuit d'alimentation en énergie à son état normal de fonctionnement, de manière que ledit circuit d'alimentation en énergie puisse êtreramené automatiquement à son 25 état normal de fonctionnement lorsqu'il s'est écoulé•toujours la mêmer duréé depuis qu'il a été amené à son état d'interruption du courant. Le circuit d'alimentation en énergie électrique selon la présente invention est donc pourvu d'un dispositif de protection 30 contre les surintensités, du type pouvant être remis automatiquement en service. La présente invention permet également d'établir une durée constante d'interruption du courant depuis l'actionnement du dispositif de protection contre les surintensités Jusqu'au retour du cir-35 cuit d'alimentation à son état normal de fonctionnement. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous, et illustré schématiquement ai& dessins annexés, plusieurs formes de réalisation du circuit d'alimentation en énergie électrique selon la présente invention. 40 La figure 1 est le schéma électrique d'un circuit d'ali 70 33390 , 2 2061756 mentation en énergie électrique, sous tension constante, d'un premier type connu. La figure 2 est le schéma électrique d'un circuit d'alimentation en énergie électrique, sous tension constante, d'un 5 second .type connu, qui est pourvu d'un dispositif de protection contre les surintensités, utilisant un thyristor. La figure 3 est le- schéma électrique d'un circuit d'alimentation en énergie électrique selon la présente invention, comportant un dispositif de protection contre les surintensités, du type 10 pouvant être remis automatiquement en service. La figure 4 est le schéma électrique d'une autre forme de réalisation du circuit d'alimentation en énergie électrique selon la présente invention, comportant un dispositif de protection contre les surintensités, du type pouvant être remis automatique-15 ment en service. La figure 5 est un diagramme illustrant les principes du fonctionnement de la forme de réalisation de la figure 3. La figure 6 est un diagramme illustrant les principes du fonctionnement de la forme de réalisation de la figure 4. 20 La figure 1 représente le principe d'un circuit d'alimen tation en énergie électrique sous tension constante. Ce circuit comprend des diodes de redressement D1 et Dg, une capacité de filtrage Cj^, un circuit de filtrage, comprenant une résistance ^ et un condensateur Cg, un transistor de contrôle du courant, Tr^, 25 un amplificateur de tension d'erreur, constitué par un transistor Tr2,. une diode de Zehner Dz et une résistance R^, montées en série l'une avec l'autre, pour appliquer une tension constante à l'émet-- teur du transistor Tr2, et une résistance variable, VR, pour produire une tension de sortie pré-réglée. L désigne une charge, reliée JO au circuit d'alimentation sous tension constante. Le fonctionnement de ce circuit d'alimentation sous tension constante est .le suivant : lorsque la tension aux bornes de la charge L dépasse une valeur prédéterminée, la différence entre la chute de tension le long d'une partie de la résistance variable 35 VR, qui est transmise à la base du transistor Tr2, et la tension aux bornes de la diode de Zener Dz, est appliquée à la base du transistor Tr^, de manière à diminuer le potentiel de sa base. Par suite, la.conductivité du transistor Tr1 est réduite, de manière à diminuer la tension de sortie appliquée aux bornes de 40 la charge L. Par ailleurs, lorsque la tension appliquée à la charge 70 33390 3 2061756 L devient inférieure à la valeur prédéterminée, la conduetivité du transistor Tr^ est augmentée, de manière à accroître le courant traversant la charge L, et à augmenter ainsi la tension à ses bornes. . 5 Si la charge L est court-circuitée ou amenée dans un état pratique de court-circuit, si bien que le courant dans la charge devient'supérieur -à une valeur prédéterminée, il y a augmentation de la puissance dissipée au collecteur du transistor Tr^. Si cette situation se poursuit pendant une longue durée, le XO transistor Tr.^ est détruit par le dégagement thermique. Pour éviter ce risque, on a déjà proposé différents circuits, permettant d'éviter les surintensités. La figure 2 illustre un circuit de ce genre, qui utilise un thyristor. Dans ce circuit, une surintensité est décelée par 15 une résistance R^. Cette résistance R^ est choisie de telle sorte qu'un thyristor d devienne conducteur lorsque la chute de tension Xxl le long de cette résistance R^ dépasse une valeur déterminée. Lorsque le thyristor D.^ devient conducteur, il court-circuite la base du transistor Tr^, de manière à presque annuler le potentiel 20 de l'émetteur dudit transistor Tr^ et à couper pratiquement le courant dans la charge L. Avec ce circuit, il n'y a aucun risque de destruction thermique du transistor Tr^. Dans ce circuit, lorsque le thyristor D^- est devenu conducteur, il le reste, ce qui est caractéristique d'un circuit utilisant un thyristor. Pour 25 ramener le circuit à son état initial, il faut un dispositif pour bloquer le thyristor D^. Pour satisfaire à cette exigence, on prévoit habituellement un commutateur manuel S pour court-circuiter l'anode et la cathode du thyristor D^. La commande manuelle du commutateur pour ramener le* circuit à son état initial est cependant 30 peu pratique dans l'utilisation réelle. C'est pourquoi on ne psut pas s'attendre à une protection parfaite du circuit. La figure 3 représente unocircuit d'alimentation sous tension constante selon la présente invention, qui rie présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus, tout en utilisant ce-35 pendant les excellentes propriétés fondamentales du thyristor. Sur la figure 3; Tr^ désigne un transistor pour court-circuiter la base du transistor Tr^, de manière à le bloquer; Tr^ désigne un transistor pour commander le transistor Tr^; D^ désigne une diode de déplacement du niveau, R^ une résistance de charge pour le tran-40 sistor Tr^, et R,., une résistance de base pour le transistor Tr^, 70 33390 4 2061756 qui sert également de résistance de charge pour un thyristor D^* Le thyristor a pour rôle d'interrompre le courant dans ]a charge. La période d'interruption est déterminée par des résistances et RQj un condensateur CL. et un transistor Tr,.. « -3 5 5 On va décrire le principe de fonctionnement du circuit selon la présente invention, en se'référant à la figure 5, qui représente les formes d'onde des potentiels en différents points du circuit de la figure 3. Le point A est commun à l'anode du thyristor et à la diode de changement de niveau D^; le point 10 B est le point de jonction entre le collecteur du transistor Tr^ et la base du transistor Tr^; le point D est le point de jonction entre le collecteur du transistor Tr^ et la base du transistor 3 Tr1; le point E correspond à l'émetteur du transistor Tr1; le point F est commun aux résistances R^ et Rg, ainsi qu'à la capacité 15 Cj. Lorsque le courant dans la charge, I , augmente jusqu'à XJ atteindre une valeur prédéterminée, la chute de tension aux bornes de la résistance Rg augmente au point de rendre conducteur le thyristor Dfeh, ce qui réduit le potentiel du.point A, VA. Par 20 suite, le transistor Tr^ est bloqué, ce qui augmente le potentiel au point B, .Vg. Par suité de cette augmentation du .potentiel, Vg du point B, le transistor Tr^ devient conducteur, ce qui réduit le potentiel au point D, V Par suite de la diminution du potentiel au point D, le potentiel de l'émetteur, E, du tran- 25 sistor Tr^, c'est à dire Vg, est réduit, ce qui diminue le courant de sortie. En même temps qu'augmente le potentiel au point B, le potentiel au point F, Vp, commence à augmenter selon la constante • de temps déterminée par la résistance R„ et le condensateur CL. i 3 Lorsque la tension aux bornes du condensateur a augmenté à un 30 point tel que le potentiel Vp a atteint une valeur déterminée, le transistor Tr,_ devient conducteur, ce qui réduit le potentiel V^, et provoque le blocage du thyristor Dth. Le transistor Tr^ n'est conducteur que pendant une courte période de temps, et le potentiel VA reprend bientôt sa valeur initiale. Lorsque le poten- 35 tiel VA augmente, le transistor Tr^ devient à nouveau conducteur, ce qui réduit le potentiel y et provoque le blocage du transistor B Tr,; il en résulte une augmentation du potentiel V_, et par suite • 3 D aussi du potentiel VE.'D'autre part, le potentiel est réduit, puisque le potentiel VB est également réduit. 40 La figure 4 représente une autre forme de réalisation 70 33390 5 2061756 de l'invention. Sur cette figure 4, Tr^ désigne un transistor pour court-cirouiter la base du transistor Tr^, afin de réduire le potentiel de son émetteur; Tr^ désigne un transistor pour commander le transistor Tr^; désigne un thyristor, une résis-5 tance de charge pour le transistor Tr^, une diode de changement de niveau, R^, une résistance pour régler la sensibilité du transistor Tr^] R^ une résistance servant à la fois de résistance de.base poufr le transistor Tr^, et de charge pour le thyristor. Dfch; Rg désigne une résistance de détection des surintensités; La désigne XO uri dispositif, par exemple une lampe, pour convertir en lumière le courant traversant le thyristor D^; CdS désigne une cellule • photocbnductrice, couplée couplée optiquement avec la lampe La, de manière que sa résistance varie en fonction de la quantité de lumière incidente',' ou, plus particulièrement, diminue lorsqu'augmente 15 la quantité de lumière incidente, et augmente lorsqu'elle diminue. Le point A correspond à l'anode du thyristor Pth; le point B est le point de jonction entre le collecteur du transistor Tr^ et la base du transistor Tr_; le point D est le point de jonction entre le collecteur du transistor Tr, et la base du transistor Trn; le ? 1 20 point E correspond à l'émetteur du transistor Tr^. Normalement, le transistor Tr^ est bloqué, le transistor Tr^ est conducteur, et le thyristor Dth est bloqué, la lampe La n'étant traversée par aucun courant, si bien que la résistance de la cellule photoconductrice CdS a une valeur élevée. Lorsque le courant dans la charge dépasse 25 une valeur prédéterminée, il y a un accroissement de la chute de tensipn aux*bornes de la résistance Rg, qui rend conducteur le thyristor Lorsque -le thyristor devient conducteur, du courant traverse la lampe La, et lui fait émettre de la lumière. Il s'écoule un certain délai entre l'arrivée du courant dans la lampe 30 ^a et son allumage. Lorsque la lampe La s'allume, la quantité de lumière qui frappe la cellule photoconductrice CdS augmente, et sa résistance diminue. Il y a également tin court délai entre l'instant où la lumière frappe la cellule photoconductrice CdS et l'instant où se produit la variation correspondante de la résistance de ladite 35 cellule photoconductrice CdS. La figure 6 représente les relations entre les variations du courant i„_ traversant la lampe La, de l'in-tensité 4*de la lumière provenant de la lampe, et de la résistance ®GdS la cellule. photoconductrice CdS. Lorsqué le thyristor devient conducteur, le transistor Tr^ est iicqiB, ce quiaugnente ]e potentiel au point B. Bas 70 33390 6 2061756 suite de l'augmentation du potentiel au point B, le transistor Tr^ devient conducteur, ce qui provoque une diminution du potentiel au point D,.et par suite une diminution du potentiel au point E, et une réduction du courant dans la charge. Par suite de la diminu 5 tion de la résistance de la cellule photoconductrice CdS, 'le courant qui la traverse augmente, ce qui diminue le courant traversant le thyristor Dfch. Lorsque le courant traversant le thyristor devient inférieur à un courant de maintien prédéterminé, il y a blocage du thyristor Dth. Par suite, il est souhaita-10 ble de prérégler la lampe La et la cellule photoconductrice CdS de manière que la résistance, de cette dernière, soit suffi samment faible, même lorsque le courant traversant le thyristor Dth a 111X6 intensité aussi faible que celle du courant de maintien prédéterminé. Lorsque le thyristor D^ est bloqué, il y a coupure 15 du courant traversant la lampe La, si bien que cette dernière s'éteint, et qu'elle cesse d'irradier la cellule photoconductrice CdS. Par suite, la résistance de la cellule photoconductrice CdS augmente, ce qui augmente le potentiel au point A. Par suite de l'augmentation du potentiel au point A, le transistor Tr^ devient 20 conducteur, ce qui provoque la diminution du potentiel au point B, et, par suite, le blocage du transistor Tr^, et une diminution du potentiel au point D. Le circuit est ainsi ramené à son état initial. Dans le cas de cette forme de réalisation, le délai entre l'arrivée du courant dans la lampe La et l'allumage de cette der-25 nière, et le délai entre le début de l'irradiation de la cellule photoconductrice CdS et l'instant où sa résistance varie, sont utilisés efficacement. Sur la figure 5, t représente la période pendant laquelle est effectuée l'action de protection. Les potentiels aux points A à E du circuit de la figure 4 varient d'une 250 façon analogue à celle illustrée sur la figure 5. Ainsi que cela a été dit à propos des formes de réalisation de l'invention, illus trées sur les figures 3 et 4, la présente invention permet d'automatiser le retour à l'état normal de fonctionnement d'un circuit d'alimentation sous tension constante, muni d'un dispositif de pro 35 tection contre les surintensités, comportant un thyristor, ce retour à l'état normal ayant été jusqu'à présent réalisé manuellement, à l'aide d'un commutateur à bouton-poussoir. Par suite, le circuit d'alimentation sous tension constante, selon la présente invention, permet à la fois de réduire la charge du transistor de 40 contrôle à l'instant où il fonctionne, ce qui est le rôle du thy- 70 33390 , 7 2061756 ristor, et de produire le retour automatique du circuit à son état de fonctionnement normal. 70 33390 , _ 2061756 REVENDICATIONS 1° Circuit d'alimentation en énergie électrique, comprenant un dispositif de contrôle du courant, connecté en série • avec une charge, un dispositif pour empêcher les surintensités, connecté au dispositif de contrôle du courant et comportant un 5 thyristor, caractérisé en ce que le dispositif pour empêcher les surintensités comporte des moyens pour ramener le thyristor à son état normal lorsqu'il s'est écoulé une durée déterminée depuis le fonctionnement de ce dispositif pour empêcher lés surintensités, de telle sorte que, quand le courant envoyé dans la charge dépasse 10 une valeur prédéterminée, il y a déclenchement du dispositif pour empêcher les surintensités, afin d'actionner le dispositif de contrôle du courant de manière à couper temporairement le courant transmis à la charge, pendant une durée toujours la même, jusqu'à ce que le dispositif de contrôle du courant soit ramené à son 15 état normal par le dispositif .pour empêcher les surintensités. 2° Circuit d'alimentation en énergie électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif pour empêcher les surintensités comporte une résistance pour déterminer le courant dans la charge, cette résistance étant connectée en 20 série avec ladite charge,et un thyristor, qui reçoit, comme tension de commande, la tension existant aux bornes de ladite résistance lorsqu'elle est traversée par le courant, et que le dispositif de contrôle du courant est actionné en fonction de la tension aux bornes dudit thyristor. 25 3° Circuit d'alimentation en énergie électrique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le thyristor du dispositif pour empêcher les surintensités est un redresseur contrôlé, qni rendu conducteur par la tension aux bornes de la résis tance pour la détection du courant dans la charge, qui est connectée en série 30 avec ladite charge. 4° Circuit d'alimentation en énergie électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour ramener à l'état normal le thyristor du dispositif pour empêcher les surintensités, sont constitués par un circuit ayant une constante de temps 35 prédéterminée et servant à court-circuiter ledit thyristor, afin de le bloquer, lorsqu'il s'est écoulé une durée prédéterminée depuis que la tension aux bornes du thyristor a varié, de manière à le rendre conducteur. BAD ORIGINAL 70 33390" , 9 2061756 5° Circuit d'alimentation en énergie électrique suivait la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit ayant une constante de temps prédéterminée comporte une résistance et un condensateur qui sont montés en série l'un avec l'autre, et 5 sur lesquels est appliquée une tension correspondant à la tension aux bornes du thyristor du dispositif pour empêcher les surintensités*, ainsi qu'un transistor, qui est monté en parallèle sur ledit thyristor, et qui détecte la tension aux bornes, dudit condensateur, et que, quand lé thyristor devient conducteur, une tension 10 est appliquée aux bornes de la résistance et du condensateur, connectés en série l'un avec l'autre,.puis ledit transistor court-clircuite ie thyristor après une durée constante, déterminée par • la constante de temps de la résistance et du condensateur, connectés en série l'un avec l'autre. 15 6° Circuit d'alimentation en énergie électrique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le dircuit ayant une constante de temps prédéterminée comporte un premier transistor, pour détecter la chute de tension aux bornes du thyristor du dispositif pour empêcher les surintensités, line résistance et uçe capa-20 eité, connectées, en série l'ureavec l'autre, entre le collecteur et l'émetteur dudit premier transistor, ainsi qu'un second transistor, connecté en parallèle sur le thyristor, de manière à le bloquer en détectant la tension aux bornes dudit condensateur. 7° Circuit d'alimentation en énergie électrique suivant 25 la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit ayant une ■' constante.de temps prédéterminée comporte une source de lumière, connectée en série avec le: thyristor.. du dispositif pour empêcher les surintensités, ainsi qu'un élément photoconducteur, connecté en parallèle sur ledit thyristor et couplé optiquement avec ladite 30 source de lumière, le retard qui intervient dans le fonctionnement dudit élément photoconducteur, par rapport au fonctionnement de ladite source de lumière,étant mis à profit. 8° Circuit d'alimentation en énergie électrique suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la source de lumière 35 est une lampe électrique, et l'élément photoconducteur, une cellule au sulfure de cadmium.