Brevet FR2134069A1 — publié le 19721208

L'invention concerne un dispositif à réserve d'énergie parmettant d'éviter qu'un manque passager de tension du réseau soit équivalent à un ordre d'arrêt sur des contacteurs qui commandent des machines. Dans les ateliers de fabrication, de nombreuses machines sont actionnées par des moteurs branchés sur le réseau par l'intermédiaire de contacteurs électromagnétiques; ces derniers sont généralement mis en circuit par une impulsion dtexcitation issue d'un bouton de mise en marche, puis maintenus excités par un contact d'au- to-alimentation. l'e moindre défaut de tension apparaissant sur le réseau par suite de phénomènes transitoires a pour effet de désexciter les contacteurs et d'arrêter les installations. Lorsque celles-ci fonctionnent sans surveillance constante, des inconvénients très facheux peuvent résulter de ces arrêts involontaires. Même si la commande des bobines d'excitation des contacteurs est faite au moyen de courants permanents à l'aide d'interrupteurs simples, les baisses de tension peuvent provoquer un tremblement des contacts, avec apparition de pointes de courants et brasure de ces contacts. On a déjà proposé divers dispositifs pour maintenir les contacteurs à l'état fermé pendant des temps courts de chute de tension La solution la plus connue consiste à prévoir une réserve d'énergie électrique sous la forme d'un condensateur capable d'alimenter, par sa décharge, la bobine du contacteur. Le réseau d'alimentation étant, usuellement, en courant alternatif, il faut évidemment prévoir un redresseur pour charger ce condensateur. I1 faut aussi dimensionner le circuit de décharge, ainsi que la bobine du contacteur, pour obtenir un maintien de quelques secondes sous le seul effet de la décharge du condensateur à travers une résistance. Selon une solution connue, la mise en circuit de la bobine du contacteur est faite sous le courant alternatif du réseau, tandis que la décharge du condensateur peut s'opérer sur la même bobine de contacteur, à travers des résistances. Du fait que dans un contacteur, l'impédance d'un circuit d'excitation pour courant alternatif est faible, il est nécessaire de prévoir un condensateur de très grande capacité, donc onéreux et encombrant. Dans une autre solution connue,ltensemble du circuit constitué par le condensateur et la bobine de contacteur est alimenté par un redresseur en pont à quatre branches comportant des semi-conduc teurs : par consequent, aussi bien la mise en circuit de la bobine que la décharge du condensateur s'opèrent en courant continu. Tu fait que le circuit magnétique du contacteur est prévu pour le courant continu, on introduit une résistance de réduction de la consommation de la bobine; cette résistance est mise en série par un contact auxiliaire au moment de la -fermeture de l'armature du contacteur, comme cela est bien connu dans cette technique.Cette ré sistance en série avec la bobine est disposée convenablement, dans le schéma des commutations, pour servir en même temps de résistance de décharge du condensateur. Mais, comme la réduction d'intensité d'excitation ae la bobine s'opère par le jeu dw U1UGGQ pendant la course de fermeture et non pas après cette fermeture, il n'est pas possible de réduire le courant à un taux très faible et, de ce fait, la capacité nécessaire doit etre encore importante dans cette solution. En outre, plus le contacteur est de calibre élevé pour des pouvoirs de coupure importants, plus il faut augmenter le volume et le prix du condensateur. L'invention remédie à ces inconvénients en réalisant les conditions optimales pour l'utilisation d'un condensateur électrochimique le plus petit possible. Elle procure en outre un agencement dans lequel un bloc constructif unique peut permettre la protection de contacteurs de calibres différents. Ce bloc unique ayant toujours les mêmes éléments et, en particulier, le même condensateur. Le dispositif de protection conforme à l'invention comprend un condensateur chargé en permanence sur un redresseur alimenté par le réseau à surveiller, les pointa communs respectifs du circuit de charge et décharge du condensateur étant reliés aux bornes de la bobine d'excitation du contacteur, d'une part à travers les contacts de manoeuvre propres au fonctionnement du contacteur, d'autre part, à travers au moins un contact de travail d'un relais auxiliaire, ledit contact étant en parallèle avec une résistance de grande valeur ohmique servant à la fois pour la réduction de consomsatlon et la décharge tandis que la bobine d'excitation du relais auxiliaire est sous la dépendance de la tension du réseau et que son circuit est interrompu par un contact de-repos faisant partie du contacteur à protéger Selon une autre caractéristique de l'invention, le contacteur principal comprend un bobinage à deux enroulements, le premier enroulement étant calculé pour la mise en circuit du contac teur et branché comme il est dit ci-dessus, et la résistance commune de réduction et de décharge étant mise en série avec le second enroulement, lequel est réalisé avec un plus grand nombre de tours et en fil plus fin que le premier enroulement. L'Invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après. Au dessin annexé La augure 1 est le schéma d'un premier mode d'exécution d'un dispositif suivant l'invention comportant le branchement direct du relais auxiliaire sur le courant alternatif. La figure 2 représente la disposition d'un bloc de surveillan- ce réalisé en utilisant le montage de la figure 1, et La figure 3 représente une variante, dans laquelle le relais auxiliaire est alimenté en courant continu. Dans le montage de la figure 1 le réseau d'alimentation est pris sur deux bornes A1, h -qui sont reliées au ctté alternatif A11, ss12 d'un redresseur en pont à 4 branches de semi-conducteurs Ce redresseur délivre une tension continue sur ses bornes 1 et 2. De la borne 1, un conducteur passant par des points 3,5,7 forme ensuite deux circuits en parallèle, à savoir t Conducteur 8, résistance R 22, conducteur 9, résistance R 21 et conducteur 10 en série. Conducteur 12, contact de travail r2 d'un relais auxiliaire r dont le rôle sera décrit dans la suite, autre contact r1 du ntme relais et conducteur Il. Ces deux circuits en parallèle se rejoignent en 10 et 11, et sont reliés à une borne commune 15, reliée à son tour à une borne 17 de la bobine d'excitation du contacteur L qutil stagit de maintenir à l'état fermé en cas de brève chute de tension sur le réseau. L'autre ptle 2 du redresseur est l'origine d'un circuit qui, par des points intermédiaires 4, 6, aboutit à une borne 16 pour alimenter l'autre borne 24 de la bobine d'excitation du contacteur X, par l'intermédiaire des organes de commande de ce dernier. Un condensateur C est connecté en série avec une résistance R3 entre les points 3 et 4. La résistance R3 en série avec le condensateur ont, de manière connue en soi, à limiter le courant de charge équivalent à un court-circuit. De meme, entre les points intermédiaires 5 et 6 est connectée une résistance R 1 de valeur très élevée ( par exemple 1 Ma) pour décharger lentement le condensateur à l'état hors tension du dispositif et protéger ainsi contre les décharges par contact de l'homme, au cours d'une réparation ou d'une visite des appareils. Reprenant le circuit à la borne 16, on voit qu'il est conduit-à une borne 18 d'un contact de déclenchement R4 d'un relais de surcharge qui n'est pas décrit plus en détail. Le circuit sort de ce relais en 19, pour être conduit en 20 sur le contact d'un bouton d'arrêt A normalement fermé et, de celui-ci, en 21, le circuit est conduit, par un point 27, en deux branches : d'une part; en 22, sur un contact d'auto-aliment3tion L i lié au contacteur T, et d'autre part, en 28, sur le contact de travail d'un bouton "iilarcne"! M. Ces deux branches sortent respectivement en 23 et 26 et se réunissent en 25 pour alimenter en 24 la bobine du contacteur L.Par ailleurs, sur l'alimentation alternative Al est prise une dérivation 31 a qui, par une borne 32, mène à un contact 36 d'une palette de contact de repos L 2, liée au contacteur L, tandis que la sortie en 35 de ce contact est reliée, par une borne 30, à une borne 34 de la bobine d'un relais auxiliaire r. Enfin, une seconde dérivation en 31 b sur l'alimentation A2 mène directement à une seconde borne 73 de la bobine r. On remarquera que , à l'une des résistances R 21, R 22 en série, il peut ttre substitué un bobinage L', dont les bornes 13 et 14 sont respectivement reliées aux conducteurs 9 et 10 et dont le rôle sera expliqué dans la suite. On a préféré utiliser' deux contacts rl et r2 en série, plutôt qu'un seul contact, pour améliorer la coupure, laquelle est toujours difficile en courant continu, sur circuit selfique tel qu'unie bobine de contacteur. On a choisi, pour les résistances R 21 et R 22, une valeur ohmique assez élevée, de l'ordre de 2.QOO par.exemple, afin de limiter le courant de décharge du condensateur. On expliquera maintenant le fonctionnement de ce dispositif. A l'état de repos, le réseau étant sous tension, le condensateur C est normalement chargé sur la tension redressée. Le relais r est normalement excité sur la tension alternative, le contact de repos L2 étant, à ce moment fermé. Quand on appuie sur le bouton M, le circuit déjà établi par le contact R4 et le bouton A est fermé sur la borne 24 de la bobine L. D'autre part, la tension continue issue de la-borne l arrive aux bornes des contacts rl, r2, qui sont fermés, puisque le relais auxiliaire r est excité. Par la borne 15, cette tension parvient à la seconde borne 17 de la bobine L, laquelle se trouve donc excitée. Le contacteur L ferme alors son contact X, qui par 22, 23 substitue sa liaison à celle du bouton M, et le contact de repos I2 se trouve simultanément ouvert, coupant ainsi l'alimentation du relais r0 Ce dernier tombe et coupe ses contacts rl et r2, ceus-ci déeourcircuitant ainsi les résistances R 21, R 22. Ace moment, la consommation de la bobine L se trouve fortement réduite, par l'effet desdites résistances qui sont maintenant en série dans le circuit d'alimentation du contacteur. Si la tension rient à manquer sur l'alimentation A1, A2, la décharge du condensateur C se produit lentement par les résistances R 22, R 21, et maintient ainsi excitée la bobine X pendant un certain temps. Il est à noter que la résistance R3 est faible, de l'ordre de lO!nL par exemple, tandis que-la résistance Ri est très élevée, de sorte que cette dernière n'influe pratiquement pas sur la durée de la décharge. Si le manque de tension est supérieur à cette durée, le contacteur L se désexcite et ouvre son contact Li. Le contact L2 se trouve, par contre, refermé et prépare ainsi le circuit du rélais auxiliaire r pour sa réexcitation. La réapparition de la tension remet le dispositif à l'état initial. Si la tension réapparatt avant la desexcitation du contacteur X, le re -lais r reste désexcité et rien ne change dans les commutations0 La propriété essentielle du schéma que l'on vient de décrire consiste en ce que le relais-auxiliaire r joue un rôle de relais de passage, c'est-à-dire qu'il déeoureircuite les résistances de réduction de consommation après la fin de la course de l'armature du contacteur principal.En effet, on peut régler le contact S2 pour qutil s'ouvre juste avant cette fin de course et le temps de fonctionnement propre du relais r s' ajoute à cette manoeuvre. Ce mode de fonctionnement permet de calculer la bobine L avec une très forte réduction de son courant au collage de la bobine, et avec un nombre moins élevé d'ampères-tours à l'appel du circuit magnétique. il en résulte que la capacité du condensateur peut être réduite au minimum utile pour fournir assez longtemps le courant de maintien nécessaire. Un autre avantage du schéma selon l'invention réside en ce que le bouton Marche Y n'a pas de relation avec le circuit des résistances R 21, R 22, comme cela se trouve dans une réalisation antérieure. Il en résulte que les manoeuvres lentes ou répétées de de ce bouton n'ont pas d'faction sur la décharge du condensateur. Un perfectionnement de l'invention consiste à munir le contacteur d'une bobine à deux enroulements. Selon la figure 1, le premier enroulement L (bornes 17, 24) est calculé principalement pour ltattraction du contacteur, tandis qutun second enroulement L' est branché par ses bornes 13, 14, lesquelles se substituent aux bornes 9, 10 de la résistance R 21. De cette manière, l'énergie précédemment dépensée dans la résistance R 21 qui se trouve supprimée et remplacée par l'enroulement ' est maintenant employée à assurer le maintien du contacteur. On peut exécuter cette bobine L' avec un fil très fin et un nombre très grand de tours, de manière a abaisser encore le courant de décharge du condensateur. La figure 2 représente d'une manière schématique le groupement des éléments électriques : relais r avec ses contacts, redresseur, résistances R 21, R 22, Ri, R3, condensateur C et bornes de sortie 15, 15, 70, 32, Al, . Cette représentation fait ressortir la possibilité de fournir le bloc figuré par B sous forme d'un élément interchangeable pouvant être livré pour la protection de divers contacteurs de calibres différents. La figure 3 représente une variante du schéma de la figure l. Dans cette variante le fonctionnement du dispositif de protection est exactement semblable à celui de la figure l, mais les dérivations d'alimentation du relais r sur le courant alternatif sont supprimées. La borne 30 est reliée au contact 36 du contact de repos 12 et la sortie 95 de ce dernier est reliée à la borne 26 du bouton Mo D'autre part, la borne 33 de la bobine r est reliée au circuit d'alimentation continu en 12 du contact r2.Ainsi, le relais auxiliaire r est alimenté en courant continu, mais son fonctionnement est le même que précédemment, sauf qutil ferme ses contacts dès que l'on appuie sur le bouton X, puis qu'il ouvre ses contacts, aussitôt que le contact de repos 12 s'est ouvert. Le montage de la figure 3 peut être avantageux dans le cas où le bloc contenant le dispositif de protection doit être absolument silencietlx. On sait en effet que les relais à courant alternatif ont toujours tendance à produire des vibrations dues à la période du courant. Par ailleurs, dans la variante de la figure 3, le relais r tombe tant que le contacteur n'est pas en fonctionnement et sitôt après que ledit contacteur stest armé. Autrement dit, le relais r ne fonctionne en relais de passage que durant un temps très court : il n'est soumis donc à aucun échauìemen et peut être très petit. L'invention peut s'appliquer à des dispositifs destinés à protéger une machine quelconque dont l'arrdt intempestif est sus ceptlble de provoquer des dommages: par exemple, dans l'industrie photographique ou dans les machines de filature ayant de très nombreux systèmes de régulation de température. Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées aux modes d'exécution décrits et représentés, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. - Dispositif de protection d'une machine contre le manque de tension passager sur le réseau d'alimentation, dans lequel un condensateur est monté de façon à pouvoir se décharger dans le circuit d'excitation d'une bobine de contacteur, caractérisé en ce que ledit condensateur est branché en permanence sur un redresseur alimenté sur le réseau à surveiller, les points communs respectifs du circuit de charge et de décharge du condensateur étant reliés aux bornes de la bobine du contacteur, d'une part à travers les contacts de manoeuvre propre au contacteur, d'autre part à @@@ au moins un contact de travail d'un relais auxiliaire et en ce que est ledit contact de travail/en parallèle avec au moins une résstanc de décharge de grande valeur ohmique, tandis que la bobine d'excitation du relais auxiliaire est sous la dépendance de la tension du réseau d'alimentation et que son circuit est interrompu par un contact de repos lié au dit contacteur. 2. - Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite résistance de grande valeur ohmique est montée en série avec un second enroulement que comporte ladite bobine de contacteur, ledit second enroulement étant constitué de fil plus fin et comportant un nombre de tours plus élevé que le premier, de manière à assurer au contacteur un très faible courant de maintien. 3. - Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bobine d'excitation du relais auxiliaire est branchée, d'un côté, sur une borne continue du redresseur et, de l'autre côté, sur la borne du contacteur située sur le circuit desdits contacts de manoeuvre, par l'intermédiaire dudit contact de repos. 4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit relais auxiliaire est muni de deux contacts de travail connectés en série, llensemble de ces deux contacts étant monté en parallèle avec ladite résistance de décharge. 5. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble constitué par le redresseur, le condensateur, son circuit de charge et de décharge et le relais auxiliaire et ses contacts est monté en un bloc interchangeable aux bornes duquel on peut brancher des contacteurs de calibres différents. 6. - Dispositif selon la revendication 2-, comprenne zeu eonnectées en série.