Brevet FR2155819A1 — publié le 19730525

La présente invention concerne un relais pour circuit électrique de grande puissance piloté par impulsions de très faible puissance. Les relais actuellement utilisés, qu'il s'agisse de relais électroniques tels que thyristors, triacs, transistors ou autres semi-conducteurs ou de relais électromécaniques, nécessitent une alimentation auxiliaire qui doit fournir une énergie non négligeable. Cette énergie non négligeable est habituellement rendue nécessaire, tout d'abord, par la nécessité de maintenir un courant permanent pour assurer le fonctionnement dit "travail" de l'élément commutateur envisagé et, ensuite, par la consommation non négligeable des éléments de commande utilisés. La présente invention se propose de fournir un relais possédant un rapport considérablement élevé entre la puissance de commande et la puissance commutée, c'est-à-dire un relais à très faible consommation. Ce relais comporte un interrupteur à lames souples et au moins un enroulement de commande contrôlant l'ouverture d'un triac, d'un thyristor ou d'un transistor, selon qu'on fonctionne en courant alternatif ou en courant continu. Dans ce relais, les lames de l'interrupteur sont pré-magnétisées suffisamment pour assurer leur maintien en contact l'une de l'autre après réception d'une impulsion de commande de fermeture, mais insuffisamment pour les amener en contact en l'absence d'impulsion de commande de fermeture ou pour les maintenir en contact lors de la réception d'une impulsion de commande d'ouverture. Non seulement ce relais ne nécessite qu'une très faible puissance de commande, mais en outre, son maintien au collage ou au travail n'exige aucun courant. Suivant une première forme d'exécution de l'invention, à l'interrupteur à lames souples n'est associé qu'un seul enroulement de commande et les impulsions de commande de sa fermeture et de son ouverture sont de polarités inverses. Dans une var ante d'exécution de ce relais, à l'interrupteur à lames souples sont associés deux enroulements de commande indopendants et liés par un fond commun, la polarité des impulsions dépendant de la fonction désirée ; ouverture ou fermeture. Les moyens de pré-magnétisation des lames souples peuvent être constitués tout simplement par un aimant unique disposé Parallèlement à leur axe longitudinal et éventuellement prolongé par des conduites magnétiques, mais de préférence, à chacune d'elles est associé un petit aimant disposé orthogonalement à son axe longitudinal, un conduit magnétique reliant avantageusement les deux aimants l'un à l'autre. De toute façon, l'invention sera bien comprise, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de ce relais Figure 1 en montre une première forme d'exécution Figures 2 et 3 en montrent des variantes d'exécution Ce relais est constitué par un interrupteur à lames souples 2 possédant au moins un enroulement de commande 3 et associé à un triac 4.On conçoit aisément qu'une impulsion électrique envoyée dans l'enroulement 3 a pour effet de créér un champ magnétique autour des lames souples de l'interrupteur 2 et par conséquent, de provoquer leur collage. il en résulte qu'une impulsion est envoyée à travers le pont des résistances 5 et 5 à la gâchette 4a du triac 4, ce qui provoque sa conduction.Après l'impulsion électrique reçue par l'enroulement 3, le champ magnétique disparait et les lames souples de l'interrupteur 2 reprennent leur position de repos tel qu'illustré sur la fig.1. Si le triac 4 est traversé par un courant alternatif,son ouverture ne sera donc maintenue que pendant une alternance. Le but de l'invention est essentiellement de fournir une mémoire à ce relais. Par conséquent, à l'interrupteur 2 est associé un aimant 7 disposé parallèlement à l'axe longitudinal des lames souples de l'interrupteur 2. Des conduits magnétiques 8 et 2 sont en outre prévus pour diminuer les pertes magnétiques. La présence de l'aimant 2 a pour effet de pré-magnétiser les lames souples de l'interrupteur 2 et sa puissance et/ou sa position sont déterminées de façon que cette pré-magnétisation - d'une part, soit suffisante pour assurer le maintien en contact des deux lames souples de l'interrupteur 2 lorsque l'en- roulement 3 a reçu une impulsion électrique engendrant un champ magnétique de même polarité que celle de l'aimant 7 et, - d'autre part, insuffisante pour amener les lames souples de l'interrupteur 2 en contact l'une de l'autre en l'absence d'impulsions dans l'enroulement 3 ainsi que pour s'opposer à leur décollage lorsque l'enroulement 3 reçoit une impulsion électrique créant un champ magnétique de polarités inverses de celle du champ magnétique créé par l'aimant 2. On voit donc que le maintien à l'état travail de l'interrupteur 2 ne consomme aucune autre énergie que celle fournie par l'aimant 2. En outre, la présence de l'aimant 2 a pour effet de mémoriser ce relais puisqu'il suffit d'envoyer dans l'enroulement 2 une impulsion de polarité déterminée pour modifier l'état de l'interrupteur 2, état qu'il conservera jusqu'à réception d'une nouvelle impulsion de polarité inverse dans l'enroulement 3. L'exemple illustré par la figure 2 diffère de celui de la figure 1 par le fait qu'il est prévu, à la place de l'enroulement , deux enroulements 3a et Lb possédant un point commun 3c relié à la masse. Cette disposition permet donc de modifier la polarité du champ magnétique créé autour de l'interrupteur 2 sans modifier la polarité des impulsions de commande ; il suffit de diriger ces impulsions vers l'enroulement 3a ou vers l'enroulement 3b selon la fonction désirée. La fig.3 illustre plus complètement le fonctionnement du relais de la fig.2. En effet, à ce relais dont les éléments identiques sont désignés par les mêmes références, est associé un circuit de commande Il. Ce circuit alimenté par une source 12 comprend un condensateur 13 se chargeant à travers une résistance 14 et dont la plaque positive est reliée à l'enroulement 3a à travers un interrupteur 15 et un enroulement Lb à travers un interrupteur 16. Lorsque le condensateur 13 est chargé, la fermeture impulsionnelle de l'interrupteur 15 a pour effet d'envoyer dans l'enroulement La une impulsion provenant de la décharge du condensateur 13. Cette impulsion crée autour dé l'interrupteur 2 un champ magnétique orienté dans le sens de la flèche 17 c'està-dire dans le même sens que celui créé par les aimants 18 et 19 qui, dans cet exemple, remplacent l'aimant 2. Cette première impulsion a donc pour effet de provoquer la fermeture de l'interrupteur 2, fermeture qui est maintenue par le champ magnétique engendré par les aimants 18 et 19. Une nouvelle manoeuvre de l'interrupteur 15 sera évidemment sans effet. Lorsque l'interrupteur 2 est en position de fermeture, la manoeuvre de l'interrupteur 16 a pour effet d'envoyer une impulsion dans l'enroulement Lb. Cette impulsion parcourt donc l'enroulement Lb en sens inverse de celle qui avait parcouru l'enrou- lement 3a. Elle a donc pour effet de créer un champ magnétique orienté dans le sens de la flèche 21 c'est-à-dire en sens opposé de celui créé par les aimants 18 et 19. Cette impulsion a donc pour effet de provoquer l'ouverture de l'interrupteur 2, ce dernier conservant son état tant qu'une nouvelle impulsion n'a pas été envoyée dans l'enroulement 3a. il a été indiqué précédemment que dans cE dernier exemple, l'aimant 7 était remplacé par deux aimants 18 et 19. Ces aimants sont disposés orthogonalement à l'axe longitudinal des lames souples de l'interrupteur 2 et leurs piles les plus éloignés desdites lames souples sont reliés par un conduit magnétique 22. Cette disposition permet d'améliorer considérablement le rendement de ce relais. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce relais qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse, au contraire toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS 10/ Relais pour circuit électrique de grande puissance piloté par impulsions de très faible puissance,caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur à lames souples et au moins un enroulement de commande contrôlant l'ouverture d'un triac, d'un thyristor ou d'un transistor, selon qu'on fonctionne en courant alternatif ôu en courant continu, et en ce que les lames de l'interrupteur sont pré-magnétisées suffisamment pour assurer leur maintien en contact l'une de l'autre après réception d'une impulsion de commande de fermeture, mais insuffisamment pour les amener en contact en l'absence d'impulsion de commande de fermeture ou pour les maintenir en contact lors de la réception d'une impulsion de commande d'ouverture. 20/Relais selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'à l'interrupteur à lames souples est associé un seul enroulement de commande, les impulsions de commande de sa fermeture et de son ouverture étant de polarités inverses. 30/ Relais selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'à l'interrupteur à lames souples sont associés deux enroulements de commande indépendants et liés par un fond commun, la polarité des impulsions dépendant de la fonction désire : ouverture ou fermeture. 40/ Relais selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens de pré-manétisation des lames souples sont constitués par un aimant unique disposé parallèlement à leur axe longitudinal. 5 / Relais selon la revendication 4,caractérisé en ce que l'aimant unique est prolongé par des conduits magnétiques. 60/ Relais selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de pré-magnétisation des lames souples sont constitués par deux aimants dont chacun est associé à l'une d'elles, en étant disposé orthogonalement à son axe longitudinal. 7 / Relais selon la revendication 6,caractérisé en ce que les pôles des deux aimants les plus éloignés des lames souples sont reliés par un conduit magnétique.