Brevet FR2157725A1 — publié le 19730608

La présente invention se rapporte à un dispositif de commutation entre une source de courant alternatif et un circuit de charge par relais électromagnétique. Le pouvoir de fermeture des relais s'exprime généralement en valeur d'intensité de courant et constitue une caractéristique importante, notamment en présence de circuit selfique ou présentant une faible résistance ou un fort coefficient positif de température, tel qu'un circuit de lampes à incandescence. L'invention s'applique plus particulièrement aux cas d'emploi de relais rapides et notamment de relais à lames dont les contacts sont protégés de l'oxydation par une ampoule de verre. En principe, l'intensité de fermeture des contacts devrait être proche de l'intensité de passage admissible à contacts fermés si l'action de fermeture était franche et définitive. Or, en pratique, la fermeture s 'accompagne de un ou plusieurs rebondissements du contact mobile créant autant de cycles fermeture/ouverture, générateurs d'arcs électriques et d'effets thermiques créateurs d'érosion, de microfusions ou de transfert de métal conduisant à une réduction de la durée de vie du relais. Le dispositif suivant l'invention permet d'accroître considérablement l'intensité admissible à la fermeture et, à cet effet, il est caractérisé en ce qu'un redresseur est placé en série avec les contacts du relais et qu'en parallèle à ceux-ci est prévu un autre redresseur monté en sens inverse du précédent et placé en série avec la bobine de commande du relais, qui ne peut ainsi provoquer la fermeture des contacts que lorsqu'ils sont sous tension nulle, un condensateur réservoir étant disposé aux bornes de la bobine afin de maintenir avec elle un champ de fermeture des contacts dans l'intervalle des alternances qui la traversent. Par ailleurs, la fermeture des contacts s'opérant en tension nulle, elle n'est génératrice d'aucun parasite radioélectrique. On peut ainsi avec un relais obtenir la commutation d'un courant redressé, et avec deux relais celle du courant alternatif. Deux formes de réalisation de l'invention, correspondant à ces deux cas, sont ci-après décrites à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de commutation de courant redressé à un relais - la figure 2 représente la caractéristique courant/ tension en fonction du temps aux bornes du relais de la figure 1 et de sa bobine - la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif de commutation de courant alternatif à deux relais. Tel qu'il est représenté sur la figure 1, le dispositif comporte un relais à lames 1 dont les contacts sont connectés en série avec la charge d'utilisation 2 et le redresseur de courant 3. La bobine de commande 4 du relais est connectée en série avec 11 interrupteur de commande 5 et le redresseur 6, lequel est polarisé à l'inverse du redresseur 3. Un condensateur réservoir 7 est branché en parallèle sur la bobine de commande 4. Lorsque l'interrupteur 5 est fermé, ainsi que les contacts du relais comme on va le voir, la source alternative S alimente deux circuits distincts parcourus par des courants redressés en opposition de phase, respectivement par les diodes 3 et 6. L'un de ces circuits comporte la bobine de commande du relais 1 connectée en parallèle avec le condensateur 7 et parcourue par les alternances de même signe 8 (voir figure 2). L'autre circuit comprend la charge d'utilisation 2 et les contacts du relais 1 parcourus par les alternances 9 de signe opposé aux précédentes. La courbe 1o représente la tension aux bornes de la bobine de commande compte tenu de l'effet de capacité du condensateur 7, lequel se charge depuis l'instant 12 de mise sous tension par fermeture de l'interrupteur 5 jusqu 'à une charge dépendant du fait que le point de rencontre initial des courbes 10 et 8 se situe ou non avant le sommet de l'alternance. La droite 14 représente le seuil de tension à appliquer à la bobine pour obtenir la fermeture des contacts du relais, lesquels se ferment à l'instant 15 dans cet exemple. La droite 16 représente le seuil inférieur de tension de bobine maintenant les contacts en fermeture. A compter de l'instant de charge maximale, la tension aux bornes du condensateur et par conséquent de la bobine de commande, décroît exponentiellement, ici jusqutà l'instant 17, où l'accroissement de tension de l'alternance suivante provoque à nouveau la recharge du condensateur. La capacité du condensateur est ici prévue d'une valeur suffisante pour que même si sa tension de charge initiale vient tout juste à atteindre le seuil 14, la tension en fin de décharge soit supérieure à la tension de relâchement 16 des contacts et assure ainsi la fermeture permanente de ces derniers durant tout le temps d'établissement du courant de commande par l'interrupteur 5. En bref, il apparaît donc que la fermeture des contacts du relais 1, soumis aux alternances de tension 9, au moyen de la bobine de commande recevant la tension continue 10 disponible aux bornes du condensateur, ne peut avoir lieu que lorsque les alternances de signe opposé 8 fournissant la tension de charge audit condensateur, ont une valeur instantanée supérieure à la tension de fermeture 14 des contacts, et par conséquent seulement durant l'intervalle de temps séparant deux alternances successives de tension appliquées auxdits contacts. La fermeture des contacts du relais 1 a donc bien lieu obligatoirement en l'absence de tension et de ce fait les actions mécaniques de fermeture et de rebonds s'effectuent sans génération d'effets électriques. Il est évident que ce résultat ne peut être pleinement atteint que si la fermeture des contacts, rebonds compris, s'effectue avant le début de l'alternance de tension 9 appliquée auxdits contacts, ce qui nécessite que le temps de fermeture ne soit pas supérieur à quelques millisecondes pour le courant industriel à 50 périodes par seconde. De ce qui précède, il apparaît que le courant circulant dans la charge d'utilisation 2 est un courant redressé une alternance, le dispositif selon la figure 1 étant donc d'application limitée aux appareils utilisables sur cette forme de courant. Afin d'en étendre l'application à la commutation d'un courant alternatif, il suffit de connecter en parallèle deux relais fonctionnant en opposition de phase comme représenté figure 3. On y voit ainsi deux relais à lames 18 et 19, dont les contacts sont connectés respectivement en série avec les redresseurs 20 et 21 branchés en opposition de phase, lesquels alimentent également les bobines de commande desdits relais branchés en inversionSde de telle façon que les alternances de même signe parcourent simultanément les contacts de l'un des relais et la bobine de l'autre. Les condensateurs 22 et 23 sont connectés en parallèle sur les bobines de commande. Ils forment réservoir et régularisent la tension aux bornes -des bobines afin d'éviter le relâchement des contacts entre chaque alternance de courant, conformément à l'exemple précédent. L'interrupteur 24 commande l'établissement du courant sur les bobines des relais. La charge 25 est ainsi alimentée en courant alternatif lequel-est réparti de façon égale entre les contacts des relais 18 et 19, cette disposition présentant l'avantage de délivrer une intensité double de la valeur nominale de chaque relais. Il est à voir que le dispositif objet de l'invention, contribuera, avec tout dispositif accroissant également le pouvoir de coupure des relais, à élargir considérablement les possibilités d'application des relais rapides et notamment à lames, aux circuits de faible résistance, à caractéristiques selfiques, ou nécessitant un antiparasitage efficace. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commutation entre une source de courant alternatif et un circuit de charge, par relais électromagnétique à contacts et bobine de commande, caractérisé en ce qu'un redresseur est placé en série avec les contacts du relais et qu'en parallèle à ceux-ci est prévu un autre redresseur monté en sens inverse du précédent et placé en série avec la bobine de commande du relais, qui ne peut ainsi provoquer la fermeture des contacts que lorsqu'ils sont sous tension nulle, un condensateur réservoir étant disposé aux bornes de la bobine afin de maintenir avec elle un champ de fermeture des contacts dans l'intervalle des alternances qui la traversent. 2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, pour l'application de courant alternatif au circuit de charge, caractérisé en ce qu'il comprend deux relais montés en parallèle, chacun des deux redresseurs précités alimentant à la fois les contacts d'un relais et la bobine de l'autre.