Brevet FR2143508A1 — publié le 19730209

L'invention est relative aux interrupteurs à commande électronique qui peettent de faire passer dans un circuit de charge, un courant de grande intensité, pendant un intervalle de temps déterminé. Pour certains essais, par exemple les essais de résistance des matériaux aux contraintes thermiques d'origine électrique, il est nécessaire de pouvoir faire passer dans un circuit de charge, un courant de grande intensité, pendant un intervalle de temps déterminé. A cet effet, on connecte le circuit de charge par l'intermédiaire d'un interrupteur aux bornes d'une source d'énergie électrique. Mais l'ouverture de l'interrupteur provoque un arc qui modifie l'évolution de l'intensité du courant et fausse les mesures. L'invention a pour but un interrupteur à commande électronique pour courant fort, d'un fonctionnement simple dont l'ouverture n'est pas accompagnée d'un phénomène d'arc électrique. Un interrupteur à commande électronique selon l'invention est utilisable entre une source d'énergie électrique et une charge. I1 est remarquable notamment par le fait qu'il comporte : un dispositif de protection contre les court-circuits connecté aux bornes de la source, un enclencheur connecté en série avec la charge aux bornes de sortie du dispositif de protection contre les court-circuits, un court-circuiteur connecté en parallèle sur la charge et un dispositif à retard permettant d'appliquer avec un certain retard tordre de commande de l'enclencheur au court-circuiteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après, d'un mode de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple et faite en regard du dessin dans lequel - la figure I est un schéma fonctionnel d'un interrupteur selon l'invention - la figure 2 est un schéma électrique simplifié d'un mode de réalisation de l'interrupteur selon l'invention. Dans un but de simplification, on s > est limité dans la suite de cet exposé à un interrupteur à commande électronique pour courant fort pour courant alternatif monophasé ou pour courant continu. Mais il est bien évident que l'inven- tion s'applique aussi aux interrupteurs à commande électronique pour courant fort en circuits polyphasés. La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un interrupteur pour courant fort selon l'invention. Une source d'énergie électrique 10 est connectée à une charge 13 par l'intermédiaire d'un dispositif de protection 11 contre les court-circuits, et d'un enclencheur 12. Un court-circuiteur 14 est disposé en parallèle sur la charge 13. Son relais d'actionnement 16 est commandé par un dispositif à retard 15 dont l'entrée est connectée en parallèle sur le relais d'actionnement 17 de l'enclencheur 11. Le dispositif de commande du relais d'actionaement 17 de l'enclencheur 11 n'a pas été représenté. il est de type connu. Dans le cas d'un circuit à courant alternatif, il peut être synchronisé avec la phase du courant.Le dispositif de protection contre les courtcircuits 11 est également de type connu. Le dispositif 15 sera décrit en détail ultérieurement. Le fonctionnement de ce circuit est le suivant Au repos, les contacts de l'enclencheur 12 et du court-circuiteur 14 sont ouverts ; aucun courant ne traverse la charge 13. Dès l'apparition d'un ordre de commande de l'enclencheur 11, le relais d'actionnement 17 de celui-ci connecte la charge 13 aux bornes de la source 10 ; étant donné la présence du dispositif à retard 15, le relais d'actionnement 16 du court-circuiteur 14 ne reçoit pas tordre de commande de l'enclencheur, ses contacts restent ouverts, un courant provenant de la source traverse effectivement la charge.Après un certain délai, le dispositif à retard 15 transmet au relais d'actionnement 16 du courtcircuiteur 14 l'ordre de commande de l'enclencheur li ; les contacts du courtcircuiteur 14 se ferment, la source est mise en court-circuit, aucun courant provenant de celle-ci ne traverse la charge 13. Dès l'enclenchement du courtcircuiteur 14, le dispositif de protection 11 contre les court-circuits intervient. il agit au bout d'un temps plus ou moins long et assure la coupure du circuit entre la source 10 et l'enclencheur 12. Cette coupure peut avoir lieu avec apparition d'un phénomène d'arc électrique. Cela n'a aucune importance car les bornes de la charge sont court-circuitées. La figure 2 est un schéma électrique simplifié d'une réalisation d'un interrupteur selon l'invention. On retrouve la source d'énergie électrique 10 connectée à une charge 13 par l'intermédiaire d'un dispositif de protection 11 contre les court-circuits et de l'enclencheur 12. On retrouve également un court-circuiteur 14 disposé en parallèle sur la charge 13, dont le relais d'actionnement 16 est commandé par un dispositif à retard 15, les bornes d'entrée de ce dispositif à retard 15 étant connectées en parallèle sur celles du relais d'actionnement 17 de l'enclencheur 12. Le dispositif à retard 15 est représenté de façon détaillée dans la figure 2. il comporte - un premier redresseur contrôlé 20 connecté en série avec un dispositif intégrateur RC aux bornes d'une source électrique de tension continue 21; - le dispositif intégrateur RC comportant une résistance ajustable 22 connectée en série avec une capacite 23; - un dispositif à seuil de tension connecté aux bornes de la capacité 23 du dispositif intégrateur RC, qui comporte un élément semi-conducteur à seuil de tension 24; - et un deuxieme redresseur contrôlé 25 connecté en série avec le relais d'actionnement 16 du court-circuiteur 14 aux bornes d'une source électrique de ten sion continue 26. Le circuit de déclenchement du premier redresseur contrôlé 20 comporte un pont diviseur formé des résistances 27 et 28, et suivi par une capacité de filtrage 29 et par un élément de seuil de tension 30 qui peut être par exemple une diode quatre couches. Le dispositif à seuil de tension est constitue par une diode à seuil de tension tclle une diode quatre couches connectée en serie avec une résistance 35 entre le poilu de Jonction de la résistance ajustable 22 et la capacité 23 du dispositif intégrateur RC, et la masse. Le circuit de déclenchement du deuxième redresseur contrôlé 25 comporte un semi-conducteur 31, par exemple un transistor, monté en interrupteur, polarisé au moyen d'une source électrique dc tension continue 32 et commande par le dispositif à seuil de tension. Le court-circuiteur 14 comporte des contacts auxiliaires 18 et 19 permettant la remise à zéro du dispositif à retard 15 ; c'est-à-dire le blocage des premier et deuxième redresseurs contrôlés 20 et 25, ainsi que la décharge de la capacité 23 du'dispositif intégrateur RC. Le fonctionnement de ce dispositif à retard 15 est le suivant Au repos, c'est-à-dire en l'absence d'un signal de commande de l'enclencheur 12, le premier redresseur contrôlé 20 est bloqué, la capacité 25 du dispositif intégrateur RC est déchargée, la diode à seuil de tension 24 et le transistor interrupteur 31 sont bloqués, la tension appliquée à l'électrode de comnande du redresseur contrôlé 25 est celle de la source 32. Comme celle-ci est choisie de manière à maintenir le redresseur contrôlé 25 bloqué, le relais d'actionnement du court-circuiteur 14 n'est pas excité et les bornes de la charge ne sont pas court-circuitées. A l'apparition d'un signal de commande de l'enclencheur 12, ce signal est prélevé dans une certaine proportion grâce au pont diviseur 27, 28, filtré par la capacité 29 et appliqué sur l'électrode de commande du premier redresseur contrôlé 20 par l'intermédiaire de l'élément à seuil de tension 30. Ce signal rend le premier redresseur contrôlé 20 passant, ce qui permet à la capacité 23 du dispositif intégrateur de se charger à la tension de la source 21 par l'intermédiaire de la résistance ajustable 22. Le temps de charge de la capacité 23 dépend de la valeur de la résistance ajustable 22 et détermine le délai du dispositif à retard 15. La charge de la capacité 23 fait monter la tension aux bornes de l'élément à seuil 23. Celui-ci, pour une certaine valeur de la tension de charge de la capacité 23 se déclenche et rend le transistor interrupteur 31 brutalement conducteur. Le potentiel de l'électrode de commande du deuxième redresseur contrôlé est ramené à zéro, ce qui a pour effet de débloquer le redresseur contrôlé 25 et d'exciter le relais d'actionnement 16 du court circuiteur 14. La fermeture du court-circuiteur 14 entraîne l'ouverture du contact auxiliaire 18 qui coupe le courant traversant le deuxième redresseur contrôlé 25 et permet ainsi le blocage de ce redresseur contrôlé. Elle entraîne aussi la fermeture du contact auxiliaire 19 qui permet l'excitation d'un relais 34 dont une paire de contacts normalement fermés disposés en série avec la source 21, permet de couper le courant traversant le premier redresseur contrôlé 20 et de le bloquer, et dont une autre paire de contacts normalement ouverts permet de court-circuiter les bornes de la capacité 23 du dispositif intégrateur RC et de la décharger. Le premier redresseur contrôlé 20 est un semi-conducteur, par exemple un thyristor. Le deuxième redresseur contrôlé peut-être un tube à gaz tel qu'un thyratron. On peut sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions et remplacer certains moyens par des moyens équivalent. L'emploi de l'interrupteur selon l'invention est particulièrement avanta- geux dans les circuits d'essais de résistance des matériaux aux contraintes thermiques d'origine électrique. REVENDICATIONS 1/ Interrupteur à commande électronique pour courant fort utilisable entre une source d'énergie électrique et une charge caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de protection contre les court-circuits connecté aux bornes de la source, un enclencheur électromécanique connecté en série avec la charge aux bornes de sortie du dispositif de protection contre les court-circuits, un courtcircuiteur électromécanique connecté en parallèle sur la charge et un dispositif à retard permettant d'appliquer avec un certain retard l'ordre de commande de l'enclencheur électromécanique au court-circuiteur électromécanique. 2/ Interrupteur à commande électronique pour courant fort selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit à retard comporte - un premier redresseur contrôlé connecté en série avec un dispositif intégrateur RC aux bornes d'une source électrique et déclenché par le signal de commande de 1 'enclencheur électromécanique - le dispositif intégrateur RC comportant une résistance ajustable connectée en série avec une capacité - un dispositif à seuil de tension connecté aux bornes de la capacité du dispositif intégrateur RC, qui comporte un élément semi-conducteur à seuil de tension - et un deuxième redresseur contrôlé connecté en série avec le relais d'actionnement du court-circuiteur électromécanique aux bornes d'une source électrique et commandé par le dispositif à seuil de tension. 3/ Interrupteur à commande électrique pour courant fort selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le circuit de déclenchement du premier redresseur contrôlé comporte un pont diviseur connecté en parallèle sur le relais d'actionnement de l'enclencheur électromécanique, formé de deux résistances et suivi par une capacité de filtrage et un élément à seuil de tension. 4/ Interrupteur à commande électronique pour courant fort selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le circuit de déclenchement du deuxième redresseur contrôlé comporte un semi-conducteur monté en interrupteur polarisé par une source électrique et commandé par le dispositif à seuil de tension. 5/ Interrupteur à commande électronique pour courant fort selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le court-circuiteur électromécanique comporte des contacts auxiliaires permettant la remise à zéro du dispositif à retard, c'est-à-dire : le blocage des premier et deuxième redresseurs contrôlés ainsi que la décharge de la capacité 23 du dispositif intégrateur RC. 6/ Interrupteur à commande électronique pour courant fort selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif à seuil de tension est constitué par une diode à seuil de tension connectée en série avec une résistance entre le point de jonction de la résistance ajustable et de la capacité du dispositif intégrateur RC, et la masse. 7/ Interrupteur à commande électronique pour courant fort selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le premier redresseur contrôlé est un semiconducteur. 8/ Interrupteur à commande électronique pour courant fort selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le deuxième redresseur contrôlé est un tube à gaz tel qu'un thyratron.