Brevet FR2116279A1 — publié le 19720713

La présente invention a pour objet un dispositif de régulation semi automatique de la tension d'alimentation des appareils et machines électriques. Beaucoup de matériels fonctionnant 'a à llélectricité nécessitent, pour opérer correctement, d'Aetre alimentés en courant alectrique d'une ten sion aussi voisine que possible de la tension nominale pour laquelle ils ont été conçus. Or, très fréquemment, la tension du réseau dont disposent les utilisateur subit des variations dont l'amplitude, parfois élevée, provoque le mauvais fonctionnement et quelque fois mbme la détérioration des appareils électriques qui sont branchés dessus. C'est le cas notamment des appareils qui comportent des organes électriques ou électroniques de précision et comme par exemple les machines de reproduction diazorques, électrophotographiques ou autres. Les appareils de protection semi-automatiques que l'on trouve dans le commerce, dont le principe repose généralement sur l'utilisation d'effets thermiques ou magnétothermiques, sont généralement lents et ne répondent pas en sous tension ; ils sont en outre encombrants et couteux dès qu'ils appellent une puissance un peu importante. Les régulateurs manuels constitués par des autotransformateurs à prises multiples sont moins onéreux et moins encombrants mais ne sont pas à 11 abri de fausses manoeuvres de ltutilisateur, qui peuvent entrainer des conséquences graves si elles ont pour effet d'accroftre lfécart des variations de tension au lieu de les corriger. La présente invention a pour objet un dispositif électronique de sécurité susceptible d'hêtre associé à un régulateur de tension et notamment à un autotransformateur à prises multiples et qui a pour effet de ne permettre l'alimentation de la prise d'utilisation que si la tension aux bornes de cette dernière est comprise entre deux valeurs choisies à l'avance en fonction des caractéristiques du matériel protégé. En variantes, elle a pour objet des dispositifs analogues qui sans couper l'alimentation de la prise d'utilisation ont pour effet de déclencher la mise en service de tous systèmes de protection appropriés. L'invention a également pour objet des régulateurs de tension équipés d'un tel dispositif. Pour décrire ci-après les dispositifs électroniques conformes à l'invention, on supposera, pour plus de commodité, qu'ils sont associés à un régulateur de tension manuel mais les régulateurs de tension, conformes à ltinvention équipés de ce dispositif, peuvent etre de toute nature connue, automatiques ou non. S'il s'agit de régulateurs automatiques, le dispositif conforme à l'invention aura pour effet d'assureur une sécurité supplémentai re en cas de variations telles que la tension régulée excède l'écart de variations fixé préalablement. Les régulateurs semi automatiques conformes à l'invention peuvent soit alimenter une machine donnée dont les caractéristiques électriques sont déterminées avec précision soit alimenter une portion de secteur sur lequel sont branchés plusieurs appareils possédant des caractéristiques de fonctionnement voisines. L'invention est illustrée par les planches ci-jointes en annexe. La figure I représente schématiquement un régulateur de tension électrique à prises multiples commandé manuellement. La figure 2 représente schématiquement le principe de la protection assurée par un dispositif conforme à l'invention, La figure 3 illustre schématiquement un tel dispositif associé à un régulateur de tension réglable manuellement du type représenté sur la figure 1. Ce régulateur est alimenté par le secteur en courant alternatif sous une tension pouvant varier, pour fixer les idées, entre 190 et 250 volts, L'alimentation est commandée en tete de l'autotransformateur t par l'interrupteur I auquel est associé un voyant v. L'autotransformateur t comporte 7 prises couvrant, dans l'hypothè se retenue, la gamme suivante de tensions du secteur : 190 - 200 - 210 220 - 230 - 240 - 250 volts, pour une tension d'utilisation de 220 volts, Un commutateur manuel K, à 7 positions, permet d'ajuster la tension d'utilisation à une valeur aussi proche que possible de220 volts, avec une précision de + 5,5 volts en raison de l'écart de 10 volts entre chaque prise de secteur. Un voltmètre V indique la tension aux bornes de la prise d'utilisation, Ltautotransformateur comporte également une borne F permettant de prélever du courant à basse tension, de 29 volts par exemple, entre F et B. I1 est évident qu'avec un tel montage, 'toute fausse manoeuvre de l'utilisateur peut être extrêmement dangereuse, par exemple, si le commutateur est placé sur le plot 190 volts et que la tension du secteur est de 250 volts, la tension aux bornes de la prise d'utilisation sera alors de 280 volts, ce qui entrainera la détérioration rapide des organes électrkpes et électroniques de l'appareil ainsi alimenté, ou encore si le commutateur est placé sur le plot 250 volts et que la tension du secteur est de 190 volts la tension aux bornes de la prise d'utilisation sera alors de 167 volts les organes électriques et électroniques seront sous alimentés, ce qui entrainera un mauvais fonctionnement de 11appareil avec une détérioration poe- sible de ce dernier. Selon l'invention, un dispositif de régulation classique, du type par exemple de celui qui vient entre décrit, est associé à un dispositif électronique de sécurité qui a pour effet d'éviter ces inconvénients. Le dispositif électronique de sécurité qui fait objet de l'invention est constitué par un relais, ou tout autre organe qui cessant d'être alimenté, délivre ou cesse de délivrer un signal de la nature voulue dès que la tension dans le circuit protégé cesse dtevtre comprise entre deux limites préalablement fixées, ledit relais étant disposé dans un circuit auxiliaire comportant de part et d'autre un thyristor, la gachette de chaque thyristor étant alimentée par une diode Zener connectée au plot ajustable d'un diviseur potentiométrique, ou par tout autre élément assurant une fonction similair e Sur la figure 2 est représenté le schéma de principe de la protection assurée par le dispositif qui fait objet de l'invention.Ce dispositif figuré en G comporte par exemple un relais Rl associé aux contacts II et I2 en sorte que ceux-ci ne sont fermés que si la tension V de sortie de l'autotransformateur est comprise entre deux valeurs VI et V2 préalablement choisies. Tout écart de cette fourchette entraine ltouverture des contacts I2 et I2, le relais RI n'étant alimenté que pour une tension de sortie V comprise entre ces deux valeurs. Un dispositif de réalisation conforme à l'invention est représenté schématiquement sur la figure 3 ci-jointe. Dans la disposition représentée, le système de protection est alimenté en basse tension entre B ct F à seu le fin de réduire la puissance dissipée et permettre d'utiliser des composants électroniques basse tension, peu onéreux. Le dispositif représenté est alimenté en courant continu mono-al ternance après redressement par la diode D1 ; un redressement à double alternance ou une tension alternative auraient pu aussi bien être envisagés. Sur la figure 3 ci-jointe P1 et P2 représentent des diviseurs poten tiométriques ; Z1 et Z2 des diodes Zener T1 et T2 des thyristors; R1 le relais qil ouvre ou qui ferme les interrupteurs I1 et ; S le condensateur de maintien du relais dans le cas de redressement par monoalternances ou de tension alternative ; D2 la diode de protection du thyristor T2 lors de la7Lombée du relais R 1 ; r la résistance de protection du thyristor TI. Le relais R 1 est alimenté lorsque le thyristor T2 est conducteur et le thyristor T1 bloqué. La gachette du thyristor T2 est alimentée par le diode Zoner Z2 et le diviseur potentiomètrique P2 elle ne peut donc recevoir un signal que si le potentiel du point C, Vc, est supérieur à la tension de Zener de Z2 soit Vz2 Le potentiel Vc est lié au potentiel d'alimentation VF, qui est ici de 29 volts si le commutateur K est dans la bonne position sur la prise correspondante de l'autotransformateur. Si le branchement est incorrect et si Vc est inférieur à Vz2, le thyristor T2 est bloqué et le relais R 1 n'est pas enclenché.En agissant sur la position du point C le long du diviseur potentiométrique P2, on modifie dans la mesure que l'on veut le rapport qui existe entre la tension Vc et la tension d'alimentation qui elle-meme se situe dans un rapport préétabli avec la tension d'utilisation, On On peut donc modifier à volonté la valeur de la tension d'utilisation à laquelle, en cas de sous tension, Vc devenant inférieure à VZ2, le thyristor T2 se bloquera et le relais cessera d'entre alimenté. En cas de surtension, pour courtcircuiter le relais R 1, le thyristor TI doit etre rendu conducteur. Pour cela, le potentiel VD au point D doit etre supérieur à la tension VZI de la diode Zener Z1. Si VD est inférieur à Vzî, le thyristor T1 est bloqué et le relais est déclenché. En agissant sur la position du point D, le long du diviseur potentiométrique P1, on se rend malte du rapport qui existe entre la tension VD et la tension d'utilisation qui se situe dans un rapport préétabli avec la tension d'alimentation. On peut donc modifier à volonté la valeur de la tension d'utilisation à laquelle en cas de surtension, VD devenant supérieur à Vz I, le thyristor T1 se débloquera mettant hors circuit le relais En choisissant correctement les rapports il est facile d'obtenir une grande souplesse de réglage, les réglages les plus fins pouvant atteindre le 1/100 de volt avec des potentiomètres de précision. L'exemple de réalisation qui vient d'etre décrit est basé sur l'emploi de thyristors. I1 est bien évident pour le spécialiste qu'un résultat analogue peut etre obtenu, par l'emploi de transistors auxquels les thyristors seront bien entendu préférés, car ils comportent une meilleure efficacité technique. L'exemple de réalisation décrit ci-dessus prévoit l'emploi d'un relais dont la mise hors circuit entraine la coupure des contacts II et I2 et l'arrêt de l'alimentation du courant dans le circuit d'utilisation. Ce relais peut être remplacé par tout organe approprié. Dans certains cas ep effet, comme il a été dit, il sera préférable d'éviter de couper le circuit d'utilisation. En ce cas, l'insuffisance ou l'ex- cès de tension dans le circuit dlutilisation détermineront, par des moyens connus, qui sortent du domaine de la présente invention, non plus Ia mise hors circuit de l'installation à protéger, mais le déclenchement d'un avertisseur sonore ou lumineux ou la mise en service d'un système de protec tion approprié par exemple la mise en service dtune impédance de protect ion de l'appareil utilisé, évitant l'arrêt instantané de celui-ci, ou encore d'un moteur pas à pas qui réalise lui-meme une commutation progressive des prises de ltautotransformateur du régulateur. Le montage décrit peut aussi être simplifié en vue de la détection de la seule surtension ou de la seule soustension, ou encore, sans sortir de l'invention, comporter tous aménagements qui sont du domaine de lthom me de l'art. REYEP-DICATIONS 10 - Dispositif électronique de sécurité pour régulateur de tension d'un cir cuit électrique, constitué par un organe susceptible de délivrer un signal analogique, qui est alimenté ou cesse d'entre alimenté dès que la tension. dans le circuit protégé cesse d'être comprise entre deux limites préalablement fixées et, ce faisant, délivre un signal de nature à entrainer la protection du circuit d'utilisation, ledit organe étant disposé dans un circuit auxiliaire, branché sur le circuit du régulateur, comportant de part et d' autre dudit organe un thyristor,- la gachette de chaque thyristor étant alimentée par une diode Zener dont la tension de référence, réglable, est pré alablement déterminée. 2" - Dispositif selon 1 comportant à la place des thyristors des transistors dont la base est alimentée par une diode Zener. 3 - Dispositif selon 1 ou selon 2 dont l'organe susceptible de délivrer un signal analogique est constitué par un relais dont les contacts coupent le circuit d'utilisation lorsque la tension dans celui-ci cesse comprise entre deux limites préalablement fixées. 4" - Dispositif selon 1 ou selon 2 dont organe susceptible de délivrer un signal analogique a pour effet de mettre en service une impédance de protection du circuit d'utilisation évitant l'arret instantané des appareils branchés dessus. 5 - Dispositif selon 1 ou selon 2 dont l'organe susceptible de délivrer un signal analogique a pour effet de décli-ncher un signal d'alarme sonore ou lumineux. 6" - Dispositif selon 1 ou selon 2 dont l'organe susceptible de délivrer un signal analogique a pour effet d'actionner un moteur pas à pas qui réalise lui-meme une modification progressive de la commutation du régulateur de tension. 7" - Dispositifds régulation semi automatique de la tension électrique d'alimentation d'un circuit d'utilisation, constitué par un régulateur de tension associé à un dispositif électronique de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, branché sur le circuit du régulateur.